[发明专利]一种应用于植物盆栽的三维激光扫描方法

摘要

本发明公开了一种应用于植物盆栽的三维激光扫描方法。由于植物有大量的叶子，导致尖锐处较多，常规扫描装置进行扫描时易出现坏点，扫描精度较低。本发明采用的扫描装置包括工作台、机架、第一转盘、第二转盘、滑轨、滑块、第一同步带轮、第一同步带、激光传感器、扫描台、第一电机、驱动组件和第三电机。第一转盘、第二转盘分别支承在机架的两端。第一转盘及第二转盘的轴线共线且水平设置。扫描台固定在工作台上。扫描台的顶面与第一转盘及第二转盘的轴线的平齐设置。本发明能够自动完成盆栽扫描和模型建立，且建立的模型能够完整还原盆栽的形状，避免盆栽的尖锐边四周对应的扫描数据出现大量坏点。

主权项

1.一种应用于植物盆栽的三维激光扫描方法，其特征在于：采用的扫描装置，包括工作台、机架、第一转盘、第二转盘、滑轨、滑块、第一同步带轮、第一同步带、激光传感器、扫描台、第一电机、驱动组件和第三电机；所述的机架固定在工作台上；所述的第一转盘、第二转盘分别支承在机架的两端；第一转盘及第二转盘的轴线共线且水平设置；所述的第一转盘由第一电机驱动；所述的第二转盘由第三电机驱动；所述滑轨的一端与第一转盘偏心固定，另一端与第二转盘偏心固定；滑轨水平设置；第一转盘、第二转盘的相对侧侧面上均支承有转轴；两根转轴上均固定有第一同步带轮；两个第一同步带轮通过第一同步带连接；其中一个第一同步带轮由驱动组件驱动；所述的滑块与滑轨构成滑动副；滑块与第一同步带固定；所述的激光传感器固定在滑块上；所述的扫描台固定在工作台上；扫描台的顶面水平设置，且与第一转盘及第二转盘的轴线平齐设置；该应用于植物盆栽的三维激光扫描方法具体如下：步骤一、以初始状态下激光传感器激光发射口的位置为坐标原点建立绝对坐标系；绝对坐标系的x轴正方向为第二电机正转时滑块的滑动方向，z轴正方向为竖直向上的方向；步骤二、将待扫描植物盆栽放置到扫描台上；步骤三、第二电机正转，滑块水平滑动，直至从扫描台上方经过；激光传感器输出第一点云数组；第一点云数组内任意一个离散点的信息都由s_1i、q_1i和θ_1i三个空间位置信息组成；其中，s_1i为采集第一点云数组内第i个离散点的信息时，激光传感器激光发射口在绝对坐标系中的x轴坐标值；q_1i为采集第一点云数组内第i个离散点的信息时，激光传感器器激光发射口与该离散点的距离；θ_1i为采集第一点云数组内第i个离散点的信息时，激光传感器激光发射口到该离散点的连线与经过激光传感器激光发射口的竖直轴线的夹角；步骤四、第二电机反转，使得滑块复位；步骤五、第一电机及第三电机同步正转，使得滑轨翻转90°，激光传感器的激光发射口朝向y轴正方向；步骤六、第二电机正转，滑块以水平滑动，直至从扫描台的侧面经过；激光传感器输出第二点云数组；第二点云数组内任意一个点的信息都由s_2i、q_2i和θ_2i三个空间位置信息组成；其中，s_2i为采集第二点云数组内第i个离散点的信息时，激光传感器激光发射口在绝对坐标系内的x轴坐标值；q_2i为采集第二点云数组内第i个离散点的信息时，激光传感器激光发射口与该离散点的距离；θ_2i为采集第二点云数组内第i个离散点的信息时，激光传感器激光发射口到该离散点的连线与经过激光传感器激光发射口的竖直轴轴线的夹角；步骤七、第二电机反转，使得激光传感器复位；步骤八、第一电机及第三电机同步正转，使得滑轨翻转180°，激光传感器的激光发射口朝向y轴负方向；步骤九、第二电机正转，滑块水平滑动，直至从扫描台的侧面经过；激光传感器输出第三点云数组；第三点云数组内任意一个点的信息都由s_3i、q_3i和θ_3i三个空间位置信息组成；其中s_3i为采集第三点云数组内第i个离散点的信息时，激光传感器激光发射口在绝对坐标系内的x轴坐标值；q_3i为采集第三点云数组内第i个离散点的信息时，激光传感器激光发射口与该离散点的距离；θ_3i为采集第三点云数组内第i个离散点的信息时，激光传感器激光发射口到该离散点的连线与经过激光传感器激光发射口的竖直轴轴线的夹角；步骤十、将激光传感器采集到第一点云数组、第二点云数组、第三点云数组内空间位置信息转化为空间直角坐标系中对应的直角坐标信息；第一点云数组内的空间位置信息转化为(x_1i，y_1i，z_1i)，其中，x_1i＝s_1i，y_1i＝q_1i·sinθ_1i，z_1i＝‑q_1i·cosθ_1i；第二点云数组内的空间位置信息转化为(x_2i，y_2i，z_2i)，其中，x_2i＝s_2i，y_2i＝q_2i·sinθ_2i，z_2i＝‑q_2i·cosθ_2i；第三点云数组内的空间位置信息转化为(x_3i，y_3i，z_3i)，其中，x_3i＝s_3i，y_3i＝q_3i·sinθ_3i，z_3i＝‑q_3i·cosθ_3i；步骤十一、将第一点云数组内所有离散点的直角坐标信息转化到在绝对坐标系内的坐标(x′_1i，y′_1i，z′_1i)，x′_1i＝x_1i，y′_1i＝y_1i，z′_1i＝z_1i；将第二点云数组内所有离散点的直角坐标信息转化到在绝对坐标系内的坐标(x′_2i，y′_2i，z′_2i)，x′_2i＝x_2i，y′_2i＝|z_2i|‑R，z′_2i＝|y_2i|‑R；将第三点云数组内所有离散点的直角坐标信息转化到在绝对坐标系内的坐标(x′_3i，y′_3i，z′_3i)，x′_3i＝x_3i，y′_3i＝R‑|z_3i|，z′_3i＝|y_3i|‑R；步骤十二、第一点云数组、第二点云数组及第三点云数组内所有离散点按照自身在绝对坐标系内的坐标放置到同一空间内，得到植物盆栽模型。