基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于逆向工程領(lǐng)域，尤其涉及在野外嚴苛的環(huán)境下，對單個物體進行快速三維掃描的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，3D打印成本也越來越低廉，為普通大眾所接受，3D打印技術(shù)的發(fā)展勢必帶來逆向工程的發(fā)展。而目前，限制3D打印技術(shù)進入到普通大眾生活，一個重要原因就是3D建模成本過高，有一定技術(shù)門檻。在工程研究領(lǐng)域，目前很多數(shù)值模型都停留在二維模型，或者是假三維模型，例如用球、橢球、等進行替代。混凝土、土石混合體等的研究中，很多是用CT掃描得到的二維圖形進行數(shù)值計算，現(xiàn)有的三維模型絕大部分都是大大簡化后得到的，通過三維掃描得到塊石的三維模型，可以建立混凝土、土石混合體的三維細觀結(jié)構(gòu)模型，以供相關(guān)研究計算。目前三維掃描裝置大多數(shù)過于昂貴，一般研究人員難以承受。而且，目前很多能達到研究精度要求的三維掃描儀難以在野外使用，不能夠深入現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集工作，而現(xiàn)場的三維數(shù)據(jù)卻是很多研究人員所需要的。
[0003]三維掃描技術(shù)的兩大難點問題分別是如何獲取物體表面的三維點云坐標，例如:在野外環(huán)境下，如何獲取到野外環(huán)境下物體的三維點云數(shù)據(jù)，二是如何將不同角度獲取的物體表面三維點云坐標進行拼接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描方法，該方法能夠在野外簡陋的自然環(huán)境下方便、快速地實現(xiàn)物體的三維建模。
[0006]本發(fā)明的另一個目的在于提出一種基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面的實施例公開了一種基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描方法，包括以下步驟:將野外環(huán)境下的被掃描的物體固定在專用支架上；將掃描儀、筆記本電腦、儲能裝置安裝在可收縮四層支架上；移動所述可收縮四層支架到多個角度，利用所述掃描儀分別從所述多個角度對所述物體進行掃描，得到多個角度下的三維點云數(shù)據(jù)，其中，所述三維點云數(shù)據(jù)包括物體三維點云數(shù)據(jù)、專用支架和物體周邊環(huán)境三維點云數(shù)據(jù)，所述儲能裝置用于為所述掃描儀和筆記本電腦供電；利用所述筆記本電腦對所述多個角度下的三維點云數(shù)據(jù)進行去噪，得到多個角度下所述物體的三維點云數(shù)據(jù)，并將所述多個角度下所述物體的三維點云數(shù)據(jù)進行拼接，得到所述物體的三維模型。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描方法，能夠在野外簡陋的自然環(huán)境下方便、快速地實現(xiàn)物體的三維建模。
[0009]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0010]在一些示例中，利用所述筆記本電腦對所述多個角度下的三維點云數(shù)據(jù)進行去噪，得到多個角度下所述物體的三維點云數(shù)據(jù)，進一步包括:從所述多個角度下的三維點云數(shù)據(jù)中刪除專用支架和物體周邊環(huán)境三維點云數(shù)據(jù)，得到僅包含所述物體的物體三維點云數(shù)據(jù)。
[0011]在一些示例中，所述將所述多個角度下所述物體的三維點云數(shù)據(jù)進行拼接，得到所述物體的三維模型，進一步包括:所述筆記本電腦根據(jù)ICP配準算法依次將相鄰兩個角度下所述物體的三維點云數(shù)據(jù)進行拼接，從而得到所述物體的三維模型。
[0012]在一些示例中，還包括:以*.0bj, *.stl, *.xyz, *.ply, *.gts的三維模型格式輸出所述物體的三維模型；或者利用3D打印機打印所述物體的三維模型；或者將所述物體的三維模型用于數(shù)值模型計算。
[0013]本發(fā)明第二方面的實施例公開了一種基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置，包括:專用支架，用于固定野外環(huán)境下的被掃描的物體；掃描儀，用于對所述物體進行掃描；筆記本電腦，用于對多個角度下的三維點云數(shù)據(jù)進行去噪，得到多個角度下所述物體的三維點云數(shù)據(jù)，以及將所述多個角度下所述物體的三維點云數(shù)據(jù)進行拼接，得到所述物體的三維模型；儲能裝置，用于為所述掃描儀和所述筆記本電腦供電；可收縮四層支架，所述掃描儀、所述筆記本電腦和所述儲能裝置安裝在所述可收縮四層支架上，所述可收縮四層支架移動到多個角度時，所述掃描儀分別從所述多個角度對所述物體進行掃描，得到多個角度下的三維點云數(shù)據(jù)，其中，所述三維點云數(shù)據(jù)包括物體三維點云數(shù)據(jù)、專用支架和物體周邊環(huán)境三維點云數(shù)據(jù)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置，能夠在野外簡陋的自然環(huán)境下方便、快速地實現(xiàn)物體的三維建模。
[0015]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0016]在一些示例中，還包括:拉桿箱，所述拉桿箱用于存儲所述掃描儀、所述筆記本電腦、所述儲能裝置以及收縮狀態(tài)下的可收縮四層支架。
[0017]在一些示例中，所述儲能裝置包括:12V 40AH鋰電池，用于為所述掃描儀供電；24V40AH鋰電池，用于為所述筆記本電腦供電。
[0018]在一些不例中，所述掃描儀為Kinect For Windows V2。
[0019]在一些示例中，所述專用支架包括:可收縮的遮陽工具，所述遮陽工具打開時，避免強光直射到固定在所述專用支架上的物體。
[0020]在一些示例中，所述可收縮四層支架的底部安裝有輪子，所述可收縮四層支架在展開狀態(tài)時，第一層放置電源充電器，第二層放置所述儲能裝置，第三層放置所述掃描儀，第四層放置所述筆記本電腦。
【附圖說明】
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描方法的流程圖；
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置的示意圖；
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置的可收縮四層支架的示意圖；
[0024]圖4a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置的可收縮四層支架的固定銷栓的示意圖；
[0025]圖4b是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置的可收縮四層支架的連接云臺用的螺絲的示意圖；
[0026]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置的裝配示意圖；以及
[0027]圖6a至6j是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描裝置的在野外對塊石進行三維掃描以及對點云數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、拼接的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中標出，其中相同或者類似的標號表示相同或者類似的原件或具有相同功能的原件。
[0029]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的基于Kinect的在野外環(huán)境下物體快速三維掃描方法及裝置。
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明一