一種三維圖像掃描系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種三維圖像掃描系統，包括攝像裝置、背板和線激光器，所述攝像裝置、背板和線激光器之間位置呈三角關系，所述線激光器用于向所述背板和置于所述背板與線激光器之間的待測物體投射線激光，所述攝像裝置用于對所述背板和待測物體進行檢測，以獲得所述待測物體表面的三維坐標數據，其特征在于，所述背板由兩相交平板組成，所述平板上設置有角點標識點位。本實用新型專利技術通過對掃描系統中背板部件的改進，使得掃描系統在保證掃描質量及效率的同時，更易搭建，更有利于技術實現。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種三維圖像掃描系統
本技術屬于三維掃描
，具體涉及一種三維圖像掃描系統。
技術介紹
三維掃描主要用于對物體空間外形和結構及色彩進行掃描，以獲得物體表面的空間坐標，目前，已廣泛應用于工業設計、逆向工程、影視制作、地貌測量等領域，非接觸式掃描方式是實現三維掃描的一種常見技術類型，其掃描設備主要是利用某種與物體表面仿生互相作用的物理現象，如光、聲和電磁等，來獲取物體表面的三維坐標信息，現實中，已有許多研究者提供了具體的實現方法，例如，專利CN200919196756.3三維圖像掃描系統及三維圖像掃描方法，其公開的技術方案為利用線激光向相互正交的平板及轉臺上的物體投射激光，再通過CXD相機采集平板和物體圖像數據，從而計算得被測物體表面的三維坐標數據，所述平板和轉臺上均帶有標定點位。但該方案需要采用正交的平板，在實際制造中，難免有誤差，技術實現不易控制，而且，標識點位采用圓點，不利于CCD相機采集數據時的精確定位。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本技術提供一種三維圖像掃描系統，該系統在保證掃描質量、效率的同時，易于搭建，方便控制，且能實現精確定位下的數據采集。 本技術的具體技術方案如下: 一種三維圖像掃描系統，包括攝像裝置、背板和線激光器，所述攝像裝置、背板和線激光器之間位置呈三角關系，所述線激光器用于向所述背板和置于背板與線激光器之間的待測物體投射線激光，所述攝像裝置用于對所述背板和待測物體進行檢測，以獲得所述待測物體表面的三維坐標數據，其特征在于，所述背板由兩相交平板組成，所述平板上設置有角點標識點位。 所述角點標識點位優選是通過位于平板上且對角方向上設置的兩相鄰標識塊確定的。 所述標識塊帶有編碼信息，優選采用二維碼形式的編碼信息。 所述平板上的標識塊優選為大小相同的正方形，且呈錯落分布。 所述攝像裝置優選采用CMOS相機。 本技術的有益效果為: 1、只需采用任意兩塊帶有標識的平板，相交設置，即可成為背板，這大大有利于技術實現。 2、相較于采用圓點作為標識點位時，圓心的位置通過擬合圓點的邊緣來實現，存在理論誤差，而采用角點標識點位，角點的位置是直接計算的，則使定位能更加精準。 【附圖說明】 圖1為本技術三維圖像掃描系統的結構示意圖； 圖2為圖1方案中，背板上標識點位的設置分布圖； 圖3為圖1方案中，CMOS相機所采集到的圖像示意圖。 【具體實施方式】 以下結合附圖和實施例對本技術作進一步詳細說明。 如圖1所示，本技術所提供的一種三維圖像掃描系統，其包括線激光器1、背板2和CMOS相機3，背板2由兩相交平板201、202組成，線激光器1、背板2和CMOS相機3之間的位置，在空間上呈三角關系，待測物體4設于線激光器I和背板2之間，背板2上分布有角點標識點位P，結合圖2所示，構成背板2的兩平板201、202上各自分布有角點標識點位P，該角點標識點位P是通過在平板201、202上錯落設置的正方形標識方塊5而確定的，具體來說，位于對角方向上設置的兩相鄰標識方塊5可以確定一角點標識點位P，所述標識方塊5均帶有二維碼形式的編碼信息。 圖3為圖1中，CMOS相機3所采集到的在圖像平面301上所形成的圖像，包括圖1中背板2、平板201、202、待測物體4所依次對應的背板圖像2’、平板圖像201’、202’、待測物體圖像4’，以及平板201、202上設有的標識方塊5所對應的標識方塊圖像5’和由其確定成的角點標識點位圖像P ’。 結合圖1、圖2、圖3所示，該三維圖像掃描系統的具體工作過程如下: 第一步，利用角點標識點位P在空間坐標系V Y’ V和其對應的圖像P’在空間坐標系XYZ的位置，以及計算機視覺的PnP算法，確定平板201、202的位姿(即位置和姿態)。 具體到本實施例，以確定平板201的位姿為例，首先，以CMOS相機3的位置為坐標系原點0，建立CMOS相機3的空間坐標系XYZ，則平板201上角點標識點位p所對應的圖像P’的位置即為(Xp’，Yp’，Zp’)；再以平板201—平面為基礎，建立平板201的空間坐標系VVV,所述平板201 —平面即為標識方塊5所在平面，換言之，所述標識方塊5均位于X’ Y’平面上，隨之，角點標識點位P在空間坐標系X’ Y’ V內的位置可知，即為(X’ P, Y’ P, V P);尋找至少3個所述角點標識點位P (圖中僅以I個角點標識點位P為例，其余角點標識點位P在圖中省略)，利用PnP算法即可計算出空間坐標系XYZ與空間坐標系V Y’ V之間的空間坐標變換，從而得到平板201在空間坐標系XYZ內的位置。(PnP算法為計算機視覺領域的公知技術，在此不再贅述)。 上述確定平板201位姿的過程中，角點標識點位P與其圖像P’對應關系的建立，是通過掃描帶有二維碼的標識方塊5所確定的。其具體原理，可結合圖1和圖3所示，通過掃描二維碼，確定標識方塊圖像501’、502’在空間坐標系中所對應的是標識方塊501、502，利用這一對應關系的確定，則可以確定由標識方塊圖像501’、502’所確定的角點標識點位圖像P’，在空間坐標系中所對應的角點標識點位P，因為，位于對角方向上且帶有二維碼的兩相鄰標識方塊5，其所確定的角點標識點位P是唯一的。 第二步，線激光器I向背板2和待測物體4投射線激光，在平板201、202和待測物體4上，依次形成了光條102、103和104，相應的，在CMOS相機3的圖像平面301上，也依次形成有光條102’、103’和104’。所述光條102、103位于一線激光平面101上。 基于光條102、103和光條102’、103’對應關系的確定，以及CMOS相機3的內部參數和平板201和202的位姿，可以建立線激光平面101的方程。(具體線激光平面方程的建立過程為公知技術，在此不再贅述)。 第三步，基于CMOS相機3的內部參數以及線激光平面101的方程，對于圖像平面301中光條104’中任意一點q’，可建立0q’的直線方程，求解該線激光直線方程和線激光平面方程的解，即為交點q的坐標，所述交點q即為圖像平面301中光條104’中的點q’所對應的待測物體4上光條104上的點。(具體線激光直線方程的建立，及求解交點坐標的過程為公知技術，在此不再贅述)。 通過上述三個步驟，即得到待測物體4表面光條104的坐標，之后，可通過上下移動線激光器1，獲得待測物體4 一個曲面片的坐標。 以上所述僅為本技術的優選實施例，本技術的保護范圍不限于此，任何熟悉本
的技術人員在本技術披露的技術范圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換均落入本技術的保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三維圖像掃描系統，包括攝像裝置、背板和線激光器，所述攝像裝置、背板和線激光器之間位置呈三角關系，所述線激光器用于向所述背板和置于背板與線激光器之間的待測物體投射線激光，所述攝像裝置用于對所述背板和待測物體進行檢測，以獲得所述待測物體表面的三維坐標數據，其特征在于，所述背板由兩相交平板組成，所述平板上設置有角點標識點位。

【技術特征摘要】
1.一種三維圖像掃描系統，包括攝像裝置、背板和線激光器，所述攝像裝置、背板和線激光器之間位置呈三角關系，所述線激光器用于向所述背板和置于背板與線激光器之間的待測物體投射線激光，所述攝像裝置用于對所述背板和待測物體進行檢測，以獲得所述待測物體表面的三維坐標數據，其特征在于，所述背板由兩相交平板組成，所述平板上設置有角點標識點位。2.如權利要求1所述的三維圖像掃描系統，其特征在于，所述角點標識點...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉暉，
申請(專利權)人：長沙中科院文化創意與科技產業研究院，劉暉，
類型：新型
國別省市：湖南;43