不貼靶點的手持式激光3d掃描儀及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及3D掃描裝置技術領域，特別涉及不貼靶點的手持式激光3D掃描儀及其使用方法。
【背景技術】
[0002]3D掃描技術是一種非接觸式的建模工作。最突出的好處就是獲得外形而又不會因為接觸而破壞物體原有的面貌，這對于很多珍貴的文物、比較脆弱的物體，都有非常重要的意義。并且有很多物體原件體積非常龐大，只有借助3D掃描儀才能實現(xiàn)計算機的數(shù)字化建模。
[0003]3D掃描儀的原理非常簡單:在被掃描物體表面取一些點，計算這些點與掃描儀之間的距離，當測量的點足夠多，就能得到被掃描物體的輪廓，把這些點相鄰的之間建立聯(lián)系，就是三維立體的模型。
[0004]現(xiàn)在的激光3D掃描儀，要通過定制的標記點來進行坐標系的識別，通過標記點拼接的方式進行數(shù)據(jù)識別。這在一定程度上降低的三維掃描儀的使用效率，而且對于不同物體不同方式的標記點容易造成的掃描誤差，而且標記點位置的不同容易導致拼接的失敗，以及噪點與雜店的出現(xiàn)。同時根據(jù)貼標記點掃描的技術原理，需要通過雙攝像頭來實現(xiàn)，這對于產(chǎn)品的生產(chǎn)與應用都有比較大的局限性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術的問題，提供一種只需一個攝像頭、不需要貼靶點、掃描準確的手持式3D掃描儀及使用方法。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，包括手持式支架、攝像機、激光發(fā)射器及處理設備，攝像機及激光發(fā)射器固定于手持式支架上，所述攝像機設為一臺，所述激光發(fā)射器包括十字激光發(fā)射器和一字激光發(fā)射器，分別發(fā)射十字激光線和一字激光線，一字激光線分別與十字激光線的橫線和豎線相交。兩個交點加上十字激光中心的點，連線構成一個直角三角形，通過此三點確定一個坐標系，與攝像機本身所包含的坐標系一起整合就有兩個坐標系。
[0007]優(yōu)選的，所述十字激光發(fā)射器發(fā)射的十字激光為紅色，所述一字激光發(fā)射器發(fā)射的一字激光為綠色。便于相機對三角形坐標系標記點識別，使三維模型更準確。
[0008]優(yōu)選的，所述處理設備上設有接口，用于連接計算機等顯示設備，可實時觀察3D掃描情況。
[0009]優(yōu)選的，所述處理設備上設有開關。開關為多級式開關，使激光發(fā)射器及攝像機以一定的先后順序打開。
[0010]不貼靶點的手持式激光3D掃描儀的使用方法，具體為:
連接相關軟硬件裝置及外接顯示設備，打開開關，檢測攝像機及激光發(fā)射器工作是否正常，調(diào)整紅色十字激光線和綠色一字激光線的交叉角度，一般為30°，作為結(jié)構光源與攝像機綁定，確認好后開始攝像，利用攝像機鏡頭來采集數(shù)據(jù)，在采集瞬間，紅色十字線激光線與綠色一字線激光線同時曝光，延時誤差小于0.ls，紅綠色激光線交叉成的直角三角形，三個點確定一個坐標系，與攝像機鏡頭本身所包含的坐標系一起整合有兩個坐標系，確定紅色十字線激光線與綠色一字線激光線的坐標，由此可以獲取所采集圖片數(shù)據(jù)的位置信息。隨著手持式3D掃描儀的不斷移動拍攝，所獲取的三角坐標系也因此改變，處理設備將相關數(shù)據(jù)儲存。而三角形坐標系與攝像機本身的坐標系是綁定的，雙方互為參照，由相鄰兩張圖片的三角形坐標系分離出攝像機在空間里的運動信息，由此確定每一幅面數(shù)據(jù)獲取時的運動信息變化以及空間位置的變化，而通過三維算法的擬合，將相同位置的空間信息數(shù)據(jù)進行拼接，從而將攝像機獲取的圖片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維模型。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:只需一個攝像頭，不需要貼靶點，結(jié)構新穎，操作簡便，掃描準確，設備成本低。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的俯視結(jié)構圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的十字激光和一字激光的成像圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的工作流程圖。
[0015]圖中:1、攝像機；2、十字激光發(fā)射器；201、十字激光線；3、一字激光發(fā)射器；301、一字激光線；4、處理設備；5、開關；6、手持式支架。
【具體實施方式】
[0016]下面通過【具體實施方式】和附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0017]如圖1所示，不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，包括手持式支架6、一個攝像機1、兩個激光發(fā)射器及處理設備4，攝像機1及激光發(fā)射器固定于手持式支架6上，激光發(fā)射器包括發(fā)射紅色十字激光線201的十字激光發(fā)射器2和發(fā)射綠色一字激光線301的一字激光發(fā)射器3，一字激光線301分別與十字激光線201的橫線和豎線相交，如圖2所示；處理設備4上設有接口和開關5，接口用于連接計算機等顯示設備。
[0018]結(jié)合圖3所示，實施方式如下:
51、連接手持式激光3D掃描儀相關軟硬件裝置，確認攝像機1、激光發(fā)射器及處理設備4在手持式支架6上安裝正確，處理設備4上的接口外接顯示設備，如計算機；
52、打開開關5，激光發(fā)射器及攝像機1以先后順序打開；
53、檢測攝像機1及激光發(fā)射器工作是否正常，調(diào)整紅色十字激光線201和綠色一字激光線301的交叉角度，初始角度一般為30°和60°，作為結(jié)構光源與攝像機1綁定；
54、確認好后開始攝像，手持掃描儀不斷移動，利用攝像機1鏡頭拍攝圖片；
55、采集數(shù)據(jù)，采集瞬間紅色十字線激光線201與綠色一字線激光線301同時曝光，延時誤差小于0.ls，紅綠色激光線交叉成的直角三角形，三個點確定一個坐標系，與攝像機1鏡頭本身所包含的坐標系一起整合有兩個坐標系，可確定紅色十字線激光線201與綠色一字線激光線301的坐標，由此可以獲取所采集圖片數(shù)據(jù)的位置信息；
56、數(shù)據(jù)儲存，手持式3D掃描儀的不斷移動拍攝，所獲取的三角坐標系也改變，處理設備4將因此產(chǎn)生相應的相關數(shù)據(jù)儲存； S7、數(shù)據(jù)拼接，激光線形成的三角形坐標系與攝像機1本身的坐標系是綁定的，雙方互為參照，由相鄰兩張圖片的三角形坐標系分離出攝像機1在空間里的運動信息，由此確定每一幅面數(shù)據(jù)獲取時的運動信息變化以及空間位置的變化，通過三維算法的擬合，將相同位置的空間信息數(shù)據(jù)進行拼接，從而將攝像機1獲取的圖片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為3D模型。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的結(jié)構特征并不局限于此，本發(fā)明可以用于類似的產(chǎn)品上，任何本領域的技術人員在本發(fā)明的領域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
【主權項】
1.不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，包括手持式支架(6)、攝像機(1)、激光發(fā)射器及處理設備(4)，攝像機(1)及激光發(fā)射器固定于手持式支架(6)上，其特征在于:所述攝像機(1)設為一臺，所述激光發(fā)射器包括十字激光發(fā)射器(2)和一字激光發(fā)射器(3)，分別發(fā)射十字激光線(201)和一字激光線(301)，一字激光(301)線分別與十字激光線(201)的橫線和豎線相交。2.根據(jù)權利要求1所述的不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，其特征在于:所述十字激光發(fā)射器(2)發(fā)射的十字激光(201)為紅色，所述一字激光發(fā)射器(3)發(fā)射的一字激光(301)為綠色。3.根據(jù)權利要求1所述的不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，其特征在于:所述處理設備(4)上設有外接接口。4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，其特征在于:所述處理設備(4 )上設有開關(5 )。5.根據(jù)權利要求4所述的不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，其特征在于:所述開關(5)為多級式開關。6.不貼靶點的手持式激光3D掃描儀的使用方法，其特征在于所述使用方法包括以下步驟: 51、連接手持式激光3D掃描儀相關軟硬件裝置，確認攝像機(1)、激光發(fā)射器及處理設備(4)在手持式支架(6)上安裝正確； 52、打開開關(5)； 53、檢測攝像機(1)及激光發(fā)射器工作是否正常，調(diào)整紅色十字激光線(201)和綠色一字激光線(301)的交叉角度，作為結(jié)構光源與攝像機(1)綁定； 54、確認好后開始攝像，手持掃描儀不斷移動，利用攝像機(1)鏡頭拍攝圖片； 55、采集數(shù)據(jù)，采集瞬間紅色十字線激光線(201)與綠色一字線激光線(301)同時曝光，紅綠色激光線交叉成的直角三角形，三個點確定一個坐標系，與攝像機(1)鏡頭本身所包含的坐標系一起整合有兩個坐標系，確定紅色十字線激光線(201)與綠色一字線激光線(301)的坐標，由此可以獲取所采集圖片數(shù)據(jù)的位置信息； 56、處理設備(4)將相關數(shù)據(jù)儲存； 57、數(shù)據(jù)拼接，激光線形成的三角形坐標系與攝像機(1)本身的坐標系互為參照，由相鄰兩張圖片的三角形坐標系分離出攝像機(1)在空間里的運動信息，由此確定每一幅面數(shù)據(jù)獲取時的運動信息變化以及空間位置的變化，通過三維算法的擬合，將相同位置的空間信息數(shù)據(jù)進行拼接，從而將攝像機(1)獲取的圖片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為3D模型。7.根據(jù)權利要求6所述的不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，其特征在于:在所述步驟S1中，3D掃描儀可外接顯示設備。8.根據(jù)權利要求6所述的不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，其特征在于:在所述步驟S3中，紅色十字激光線(201)和綠色一字激光線(301)的初始交叉角度為30°和60°。
【專利摘要】不貼靶點的手持式激光3D掃描儀，包括手持式支架、攝像機、激光發(fā)射器及處理設備，攝像機及激光發(fā)射器固定于手持式支架上，所述攝像機設為一臺，所述激光發(fā)射器包括十字激光發(fā)射器和一字激光發(fā)射器，分別發(fā)射十字激光線和一字激光線，一字激光線分別與十字激光線的橫線和豎線相交。本發(fā)明只需一個攝像頭，不需要貼靶點，結(jié)構新穎，操作簡便，掃描準確，設備成本低，運用十字激光與一字激光的曝光來構建三維空間的坐標系，再將獲取的數(shù)據(jù)傳入到處理設備中進行分析，重復拍攝多幅圖像，再通過三維算法去計算空間位置，之后可進行實時的拼接，獲取完整的三維數(shù)據(jù)。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號】CN105300310
【申請?zhí)枴緾N201510754286
【發(fā)明人】徐祥星, 李冠楠, 茹方軍
【申請人】杭州訊點商務服務有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月9日