CN101939617A - 物体形状的多帧表面测量的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于实物的形状的多帧表面测量的系统和方法。该系统和方法捕捉被测物体的表面部分的多个图像，以及在共用参考系中将所捕捉的图像拼接到一起。利用3D扫描器，通过从不同角度捕捉多个图像以及随后在共用坐标系中拼接图像以对齐所拼接到一起的图像，能够测量复杂形状物体的形状和/或纹理。对齐是通过捕捉物体的一部分表面的图像和具有已知特性(例如形状和/或纹理)的参考物体的图像实现的。这允许确定物体扫描器在参考物体的坐标系中的位置和方位。

Description

物体形状的多帧表面测量的系统和方法

技术领域

本公开涉及实物的三维(“3D”)表面测量。

背景技术

存在已知的用于实物的3D表面形状的非接触式的测量装置和方法，诸如通过使用结构光或立体三角测量方法。测量实物表面形状的结构光三角测量方法利用向物体表面投射结构光，即，通常，是幅度调制、时间调制和/或波长调制的(“结构光”)。投射到物体表面的结构光的图像(在后文称为“图像”)被位于与结构光投射的方向不同的方向的相机捕捉。接着图像被分析以计算物体表面的形状。

3D扫描器使用此类三角测量方法测量整个物体的表面形状。然而，3D扫描器能够通常每次仅仅测量物体表面的一部分，并且通常必须从多个角度进行一系列扫描，接着将结果3D图像拼接到一起以便测量整个表面的形状。为了避免将一系列扫描拼接在一起时的明显错误，以不低于每次扫描的准确度的准确度知道每次扫描来自的点和方向是必要的。

之前尝试过多种方案以达到这种级别的准确度，包括：1)适当固定3D扫描器以及利用精确旋转台来安置物体，2)利用精密装置围绕物体移动扫描器，3)使用在物体附近周围定位的传感器阵列(例如无线电、光学或磁传感器)识别扫描器的位置和方位以确定3D扫描器中安装的发射器的位置，以及4)使用安装在分布在物体周围的刚性结构上的多个3D扫描器。

然而，之前尝试的每个方案具有以下缺点：高成本、体积庞大、不便携、扫描时间长、不能扫描移动物体、以及特定的应用限制(例如，它们不能用于扫描不能被移动或触摸的敏感物体，例如博物馆展品)。

发明内容

根据一个或更多实施方式，提供一种用于实物形状的多帧表面测量的系统和方法。该系统和方法捕捉被测物体的表面部分的多个图像，以及在共用参考系中将所捕捉的图像拼接到一起。在一方面，利用3D扫描器，通过从不同位置和角度捕捉多个图像，随后将在共用坐标系中拼接图像以对齐拼接到一起的图像，能够测量复杂形状物体的形状和/或纹理。对齐是通过捕捉物体的一部分表面的图像和具有已知特性(例如形状和/或纹理)的参考表面的图像实现的。这允许确定物体扫描器在参考物体的坐标系中的位置和方位。捕捉物体图像的装置的位置能够进一步相对于捕捉参考物体的图像的装置进行控制以确保所捕捉的物体图像之间的精确度的一致性。

附图说明

结合附图参照以下描述，上面提到的本发明的特征和目的将变得更明显，附图中同样的附图标记代表同样的元件，以及其中：

图1是根据本公开的一个或更多实施方式的实物的形状的多帧表面测量系统的立体示意图；

图2是根据本公开的一个或更多实施方式的实物的形状的多帧表面测量方法的工作流程图；

图3是根据本公开的一个或更多实施方式的实物的形状的多帧表面测量系统的立体示意图；

图4A-4B是根据本公开的一个或更多实施方式的实物的形状的多帧表面测量系统的立体示意图；

图5是根据本公开的一个或更多实施方式的实物的形状的多帧表面测量系统的立体示意图；

图6是根据本公开的一个或更多实施方式的实物的形状的多帧表面测量系统的简图表示；以及

图7是根据本公开的一个或更多实施方式的实物的形状的多帧表面测量系统的简图表示。

具体实施方式

总体而言，本公开包括根据本公开的一个或更多实施方式的用于实物的形状的多帧表面测量的系统和方法。下面将参照上述附图讨论本公开的特定实施方式，附图中同样的附图标记代表同样的元件。

参照图1，大体示出根据一个或更多实施方式的实物的形状的多帧表面测量系统100的框图图示。系统100包括用于扫描物体104的表面的扫描装置102。扫描装置102可以包括用于捕捉物体图像的3D扫描器、用于捕捉物体104的光度特性(例如2D图像纹理、颜色、亮度等)的光度扫描器或相机、另一类型的图像捕捉装置或其组合。在下文，为了简便，进行的和确定物体104的表面的3D测量(例如形状)有关的扫描将被称为“表面扫描”，和确定物体104的光度特性、纹理或其他2D测量有关的而进行的扫描将被称为“纹理扫描”。此外，此处所用的术语图像当单独使用时应指代3D图像、2D图像、其他类型的图像或上述类型图像的任意组合。物体104被定位于接近参考物体106。在一个或更多实施方式中，扫描装置102包括视场108，视场108至少部分地包括物体104的一部分和参考物体106的一部分。视场108优选地是圆锥形，但还可以包括其他形状的视场。

参照图2，图解说明了系统100采用的用于物体104的形状的多帧表面测量的处理的工作流程图。初始地，在步骤200，扫描装置102以相对于物体104的期望关系被定位。在步骤202扫描装置102接着捕捉物体104的至少一部分的图像，而在步骤204扫描装置102还捕捉参考物体106的至少一部分的图像。在一个或更多实施方式中，扫描装置102捕捉的物体104的图像包括至少物体104的3D图像，以及可选地还包括物体104的2D图像或另一类型的图像。在一个或更多实施方式中，扫描装置102捕捉的参考物体106的图像是3D图像或2D图像至少之一。步骤202和204可以单独执行或者替代地作为同一图像捕捉步骤的一部分，或者替代地以相反顺序执行。在一个或更多实施方式中，参考物体106包括特定参考特性，诸如但不限于编码的图案和/或特定形状。在一个实施方式中，当捕捉图像时，物体104被保持相对于参考物体106不动(例如，诸如通过将物体104安装在参考物体106上或反之)。在另一实施方式中，在扫描期间物体104和参考物体106能够相对于彼此移动。

接着在步骤206确定扫描是否完成以及物体104的期望图像是否被完整捕捉。如果图像捕捉未完成，则在步骤208相对于物体104调节扫描装置102的视场108以捕捉物体104的另一部分的图像。例如，整个扫描装置102的位置能够被移动或相机视场108能够被调节。处理接着返回步骤202/204以进行物体104的至少一部分以及参考物体106的至少一部分的另一图像捕捉。以上步骤接连重复直至物体104的期望部分的足够图像(例如帧)被捕捉。在扫描装置102的每个位置，视场108必须包含参考物体106的至少一部分，其足以确定扫描装置102在参考物体106的坐标系中的位置和方位。在步骤210，利用任意已知的坐标转换技术，所捕捉的多个图像或帧在参考物体106的共用坐标系中被组合到一起。每个捕捉的图像能够被认为是帧，其被拼接到一起以形成能够被用于计算物体104的表面测量值的物体104的多帧图像。

以此方式，以及在一方面，利用扫描装置102，通过从多个不同视点和方向捕捉物体104的多个图像并随后在共用坐标系中拼接所捕捉的图像或帧以对齐拼接在一起的图像，能够测量复杂形状的物体104的形状和/或纹理。对齐是通过捕捉物体104以及具有已知特性(例如形状和纹理)的参考物体106的一部分表面实现的。这允许确定扫描装置102在参考物体106的坐标系中的位置和方位。

下面参照图3，在一个或更多实施方式中，扫描装置102可以包括具有多视场的多个扫描器或相机：用于捕捉形状测量值(例如表面扫描)的至少一个视场112以及用于捕捉表面纹理(例如纹理扫描)的至少一个视场114。视场112和114各包含被成像的物体104的至少一部分，其中视场112和114至少之一必须还包括参考物体106的至少一部分，其足以确定扫描装置102在参考物体106的坐标系中的位置和方位。在图像捕捉处理期间，扫描装置102的位置或方位被接连地改变以覆盖视场112和114捕捉物体104的整个期望表面必需的全部位置。在这些方位的每一个中，视场112和114至少之一必须包含参考物体106的一部分。表面扫描和纹理扫描捕捉的图像能够接着在参考物体106的共用坐标系中被组合。

在一个或更多实施方式中，视场112和114之一能够被用于参考图像，使得与视场112和114中的另一个关联的扫描装置102的位置和方位能够被转换到参考物体106的坐标系。

参照图4A，在一个或更多实施方式中，用于实物的形状的多帧表面测量的系统100能够利用物体104的具有已知特性(例如已知或之前计算的形状和/或纹理)的部分120以提供参考特性，而不是单独的参考物体。选择被捕捉的物体104的第一部分120以包含某些已知的、之前计算的或容易计算的形状和纹理特征。在已经捕捉的部分120的坐标系中，产生扫描装置102在物体104的不同部分上捕捉的后续图像。将被成像物体104的部分的视场108包括之前捕捉的部分120的一部分，该部分足以确定扫描装置102相对于它的位置和方位。对于当前捕捉的部分122，在物体104上将存在交叠区域124，区域124包括之前捕捉的部分120的一部分。以此方式，之前捕捉的部分120用作参考物体。图4A中图示说明的扫描装置102被图示为具有单个视场108；然而，应理解在本实施方式和此处描述的全部其他实施方式中，视场108还可以包括多个视场(例如成对的表面扫描视场112和纹理扫描视场114)。

下面参照图4B，在一个或更多实施方式中，已知部分120将继续扩展随后的图像捕捉，例如，如方向箭头126所示，示出扫描装置102的之前视场108的移动方向。视场108以使得被成像物体104的每个后续区包括之前捕捉的部分120的一部分的方式移动，该部分足以确定扫描装置102相对它的位置和方位。由此，随着每个后续图像捕捉，已知部分120增加大小(积累)直至其包含要被捕捉的物体104的整个期望部分。

参照图5，在一个或更多实施方式中，用于实物的形状的多帧表面测量的系统100可以包括额外的扫描装置130，其具有额外视场132，其中视场132可以包括表面扫描视场112和纹理扫描视场114两者。扫描装置102捕捉物体104的图像以测量物体的形状和/或表面纹理，而另一扫描装置130包括与物体104不同方向的视场132，其捕捉参考物体106的图像以确定扫描装置130的空间位置。通过物体扫描装置102和参考物体扫描装置130之间的已知关系，物体扫描装置102的位置和方位能够被转换到参考物体106的坐标系中。

现在参照图6，在一个或更多实施方式中，用于实物的形状的多帧表面测量的系统100可以包括多个扫描装置140(例如140a、140b、140c、140d、140e…)，每一个具有位于其上的各自的参考物体106(例如106a、106b、106c、106d、106e…)。类似于关于图5描述的实施方式，每个扫描装置140包括被捕捉的物体104的各个视场108(或视场对112和114)以及位于相邻扫描装置140上的相邻参考物体106的各参考物体视场132。在一个实施方式中，扫描装置140在物体104周围接连定位，其中每个装置140的视场108捕捉被扫描的物体104的一部分，而第二视场132捕捉安装在接连下一个扫描装置140上的参考物体106的至少一部分。例如，扫描装置140a将具有物体104的视场108a(或视场对112a和114a)，以及将具有位于相邻的扫描装置104b上的参考物体106b的视场132a。每个扫描装置140能够确定其在其捕捉其视场132的参考物体106的坐标系中的位置。这种接连排列的连续性使得参考物体106(例如106a、106b、106c、106d、106e…)的全部捕捉图像能够被转换到共用坐标系中。在一个或更多实施方式中，类似于关于图5描述的排列，每个扫描装置140能够包括一对扫描装置102和130，其中通过每个物体扫描装置102以及其各自参考物体扫描装置130之间的已知关系，物体扫描装置102的位置和方位能够被转换到参考物体106的共用坐标系中。

下面参照图7，在一个或更多实施方式中，用于实物的形状的多帧表面测量的系统100能够使用在物体104周围位置的连续捕捉进行连续的物体捕捉和参考物体捕捉，类似于图6的接连系统，但仅仅使用两个扫描装置150a和150b，其一个接一个相对于彼此移动到围绕物体104的各种位置。每个扫描装置105a和105b包括具有视场108的物体扫描装置102和具有参考物体视场132的参考物体扫描装置130，类似于关于图6描述的实施方式。每个扫描装置150a和150b还包括在其上安装的各自的参考物体106a、106b。

在一个或更多实施方式中，将扫描装置150a和150b移动到围绕物体104的其他位置的每个步骤包括：a)将扫描装置150a和150b之一移动到另一位置，使得被移动的扫描装置具有被捕捉物体104的表面的至少一部分的各自视场108以及使得未被移动的扫描装置150具有安装在被移动的扫描装置150上的参考物体106的表面的至少一部分的各自视场132；b)捕捉在每个扫描装置150a和150b的视场108a和108b中的将被捕捉的物体104的表面的各个部分的图像，以及捕捉位于未被移动的扫描装置150的视场132中的参考物体106的表面的各个部分的图像；c)将要测量物体104的表面的各个部分的捕捉图像、以及将从之前配置捕捉和拼接的要测量物体104的部分的图像变换到参考物体106之一的共用坐标系中，在一个或更多实施方式中参考物体106之一是被移动的扫描装置150上安装的参考物体106；d)拼接将在参考物体106之一的坐标系中测量的物体104的表面的各个部分的图像和从之前配置捕捉并拼接的被测量物体104的部分的图像。在一个或更多实施方式中，在移动扫描装置150a和150b之一到另一位置的第一步骤中，扫描装置150a和150b中任何一个能够被移动。在一个或更多实施方式中，在除了第一定位步骤之外的每个步骤，被移动的扫描装置150应该是在前一重定位步骤中未移动的扫描装置150。

下面将阐述图7的系统100的前述操作的一示例。每个扫描装置150a和150b被相对于物体104定位，使得扫描装置150a的视场132a观察位于扫描装置150b上的参考物体106b。扫描装置150b从视场108b捕捉物体104的一部分的图像，而扫描装置150a从视场108a捕捉物体104的另一部分的图像。扫描装置150a还捕捉位于扫描装置150b上的参考物体106b的图像并确定扫描装置150a在扫描装置150b的参考物体106b的坐标系中的位置。扫描装置150a和150b在视场108a和108b中捕捉的物体104的图像接着被转换到参考物体106b的坐标系，并在参考物体106b的坐标系中被拼接到一起。

扫描装置150之一，例如扫描装置150a，接着被移动到相对于物体104的不同位置，使得扫描装置150b的参考物体视场132b观察在扫描装置150a上安装的参考物体106a。例如，扫描装置150a能够按照方向箭头152所指示的那样被移动。

扫描装置150a接着在新位置154从视场108a捕捉物体104的一部分的图像，以及将所捕捉的图像变换到参考物体106a的坐标系中。扫描装置150b还捕捉在扫描装置150a上安装的参考物体106a的图像，以及确定扫描装置150b在参考物体106a坐标系中的位置。之前被扫描装置150a和150b捕捉并且之前拼接到一起的物体104的部分接着被转换到参考物体106a的坐标系，并且与在新位置154从视场108a捕捉的物体104的一部分的图像拼接。

另一扫描装置150，例如，扫描装置150b，即不是之前移动的那个，接着被移动到相对于物体104的不同位置，使得扫描装置150a的参考物体视场132a观察在扫描装置150b上安装的参考物体106b。例如，扫描装置150b能够按照方向箭头156的指示被移动到新位置158。扫描装置150b接着在位置158捕捉物体104的新图像。扫描装置150a捕捉参考物体106b的图像，以及确定扫描装置105a在参考物体150b的坐标系中的位置。之前扫描并在参考物体150a坐标系中拼接的物体104的表面的部分被转换到参考物体150b坐标系，并与扫描装置150b在位置158捕捉的物体图像拼接。交替重放置扫描装置150a和150b的这个过程被重复直至物体104的整个表面以逐帧格式被捕捉以及拼接成共用坐标系中的多帧图像。

在一个或更多实施方式中，扫描装置102、130、140和150能够被连接到计算系统(未示出)以控制扫描装置102、130、140和150的操作，以及进行坐标转换、拼接和其他图像处理的必要计算。计算系统可以包括通用计算机系统，其适用于实施根据本公开的实物的形状的多帧表面测量方法。计算系统仅仅是合适的计算环境的一个示例，不意在暗示对本发明的使用范围或功能的任何限制。在各种实施方式中，实物的形状的多帧表面测量的本系统和方法可用各种其他通用或专用计算系统环境或配置操作。可适用于本发明的已知的计算系统、环境、和/或配置的示例包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型装置、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程消费电子设备、网络PC、微型计算机、大型计算机、包括任意上述系统和装置的分布式计算环境等。

在各个实施方式中，用于实物的形状的多帧表面测量的三角测量算法和方法可以在计算机可执行指令的通用环境中描述，诸如被计算机执行的程序模块。总体地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。这些算法和方法还可以在分布式计算环境中实施，其中任务由通过通信网络连接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储装置的本地和远程计算机存储介质两者中。在一个实施方式中，计算系统通过执行一个或更多计算机程序实现实物形状的多帧表面测量。计算机程序可以在存储器介质或存储介质中存储，诸如存储器和/或ROM，或可通过网络连接或其他I/O连接提供到CPU。

根据此处描述的实施方式形成的系统和方法通过允许多帧图像在共用坐标系中拼接到一起提供大型和/或复杂形状物体的表面和/或纹理的准确测量。这些教导可应用于需要关于物体表面形状、到表面的距离、或其空间方位的准确数据的整个范围的科学和工程问题。本系统和方法在很多领域中具有有益应用，包括但不限于数字成像、部件形状的控制、计算机动画、捕捉具有文化、历史或科学价值的物体的形状、形状识别、地形测量、机器视觉、医疗手术、设备和机器人的特殊定位等。

Claims (20)

1.一种用于实物的表面测量的方法，包括：

捕捉被测物体的表面的至少一部分的至少一个图像；

捕捉参考物体的表面的至少一部分的至少一个图像；

将所捕捉的被测物体的表面的所述部分的图像变换到所述参考物体的坐标系中；以及

在所述参考物体的坐标系中拼接所捕捉的被测物体的表面的所述部分的图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所捕捉的被测物体的表面的所述部分的图像包括三维图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所捕捉的被测物体的表面的所述部分的图像还包括二维图像。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述被测物体的表面的部分的每个图像在和所述参考物体的表面的部分的对应图像相同的图像中捕捉。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述参考物体包括之前被测量的被测物体的一部分以识别特定参考特性。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

拼接所捕捉的被测物体的表面的部分的图像和所述参考物体图像，其中拼接的图像随后用作针对被测物体的表面的所述部分的之后图像的参考物体图像。

7.根据权利要求2所述的方法，其中所述被测物体的表面的所述部分的图像在视场中捕捉，这些视场和用于捕捉所述参考物体的所述部分的图像的视场完全分离。

8.根据权利要求2所述的方法，还包括：

将多个扫描装置定位到相对于所述被测物体的各个位置，使得每个扫描装置具有各自的所述物体的至少一部分的第一视场，

其中所述多个扫描装置的每一个包括位于其上的具有特定参考特性的参考物体，

其中所述多个扫描装置的每一个具有各自的第二视场以捕捉参考物体的至少一部分，

其中所述多个扫描装置的每一个相对彼此定位，使得至少一个扫描装置的第二视场观察另一扫描装置的参考物体的表面的至少一部分；

在每个所述扫描装置的第一视场中捕捉所述被测物体的表面的各自部分的图像；

在观察各自参考物体的每个扫描装置的第二视场中捕捉参考物体的表面的各自部分的图像；

将所捕捉的所述被测物体的表面的各自部分的图像变换到所述参考物体之一的共用参考坐标系中；以及

在所述参考物体之一的共用坐标系中将全部所捕捉的所述被测物体的表面的各自部分的图像拼接到一起。

9.根据权利要求2的方法，还包括：

将第一和第二扫描装置相对于所述被测物体定位在第一配置使得每个所述扫描装置具有所述被测物体的表面的至少一部分的各自第一视场，

其中每个所述扫描装置包括在其上定位的具有特定参考特性的参考物体，

其中每个所述扫描装置具有各自的第二视场以捕捉参考物体的表面的至少一部分，

其中所述扫描装置相对于彼此定位使得所述扫描装置之一的第二视场观察位于另一扫描装置上的参考物体的表面的至少一部分；

在每个所述扫描装置的第一视场中捕捉被测物体的表面的各自部分的图像；

在观察所述参考物体的表面的各自部分的扫描装置的第二视场中捕捉所述参考物体的表面的各自部分的图像；

将在第一配置捕捉的被测物体的表面的各自部分的所捕捉的图像变换到所述参考物体之一的坐标系中；

在所述参考物体之一的坐标系统中拼接在第一配置捕捉的被测物体的表面的各自部分的图像；

在不同配置中以交替方式逐一重复重定位所述第一和第二扫描装置之一，以及：

在每个所述扫描装置的第一视场中在每个配置捕捉被测物体的表面的各自部分的图像；

在观察所述参考物体的表面的各自部分的扫描装置的第二视场中在每个配置捕捉所述参考物体的表面的各自部分的图像；

在每个配置将被测物体的表面的各自部分的所捕捉的图像和从之前配置捕捉和拼接的被测物体的部分的图像变换到所述参考物体之一的坐标系中；

在所述参考物体之一的坐标系中在每个配置将被测物体的表面的各自部分的图像和从之前配置捕捉和拼接的被测物体的各部分的图像拼接。

10.根据权利要求2所述的方法，其中所捕捉的被测物体的表面的部分的三维图像用结构光三角测量方法获得。

11.一种用于实物的表面测量的系统，包括：

至少一个扫描装置，用于捕捉被测物体的表面的至少一部分的至少一个图像和用于捕捉参考物体的表面的至少一部分的至少一个图像；以及

计算装置，用于将所捕捉的被测物体的表面各部分的图像变换到所述参考物体的坐标系中，以及在所述参考物体的坐标系中拼接所捕捉的被测物体的表面各部分的图像。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所捕捉的被测物体的表面各部分的图像包括三维图像。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所捕捉的被测物体的表面各部分的图像还包括二维图像。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述扫描装置包括视场，其允许被测物体的表面一部分的图像在和参考物体的表面一部分的对应图像相同的图像中捕捉。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述参考物体包括之前被测量以识别特定参考特性的被测物体的一部分。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述计算系统进一步拼接所捕捉的被测物体的表面一部分的图像和参考物体图像，其中所拼接的图像随后用作针对被测物体的表面各部分的之后图像的参考物体。

17.根据权利要求12所述的系统，其中所述扫描装置在从用于捕捉所述参考物体的各部分的图像的视场完全分离的视场中捕捉被测物体的表面各部分的图像。

18.根据权利要求12所述的系统，还包括：

多个扫描装置，其相对于被测物体可在各个位置定位使得每个所述扫描装置具有各自的所述物体的至少一部分的第一视场，

其中多个扫描装置的每一个包括在其上定位的具有特定参考特性的参考物体，

其中所述多个扫描装置的每一个具有各自第二视场以捕捉参考物体的至少一部分，

其中所述多个扫描装置的每一个相对于彼此定位使得所述扫描装置至少之一的第二视场观察另一扫描装置的参考物体的表面的至少一部分；

所述多个扫描装置可操作用于在每个所述扫描装置的第一视场中捕捉被测物体的表面的各自部分的图像；

所述多个扫描装置可操作用于在观察各自参考物体的每个扫描装置的第二视场中捕捉所述参考物体的表面的各自部分的图像；

所述计算装置可操作用于将所捕捉的被测物体的表面的各自部分的图像变换到所述参考物体之一的共用参考坐标系中；以及

所述计算装置可操作用于在所述参考物体之一的共用坐标系统中将全部所捕捉的被测物体的表面的各自部分的图像拼接到一起。

19.根据权利要求12所述的系统，还包括：

第一和第二扫描装置，它们可相对于被测物体在第一配置定位，使得每个所述扫描装置具有被测物体的表面的至少一部分的各自第一视场，

其中每个所述扫描装置包括在其上定位的具有特定参考特性的参考物体，

其中每个所述扫描装置具有各自第二视场以捕捉参考物体的表面的至少一部分，

其中所述扫描装置相对于彼此定位使得所述扫描装置之一的第二视场观察位于另一扫描装置上的参考物体的表面的至少一部分；

所述扫描装置可操作用于在每个所述扫描装置的第一视场中捕捉被测物体的表面的各自部分的图像；

所述扫描装置可操作用于在观察所述参考物体的表面的各自部分的所述扫描装置的第二视场中捕捉所述参考物体的表面的各自部分的图像；

所述计算装置可操作用于将在第一配置捕捉的被测物体的表面的各自部分的捕捉图像变换到所述参考物体之一的坐标系中；

所述计算装置可操作用于在所述参考物体之一的坐标系中拼接在第一配置捕捉的被测物体的表面的各自部分的图像；

所述扫描装置可在不同配置中以交替方式逐一重复重定位，以及：

所述扫描装置可操作用于在每个所述扫描装置的第一视场中在每个配置捕捉被测物体的表面的各自部分的图像；

所述扫描装置可操作用于在观察所述参考物体的表面的各自部分的所述扫描装置的第二视场中在每个配置捕捉所述参考物体的表面的各自部分的图像；

所述计算装置可操作用于在每个配置将被测物体的表面的各自部分的所捕捉的图像和从之前配置捕捉并拼接的被测物体各部分的图像变换到所述参考物体之一的坐标系中；

所述计算装置可操作用于在所述参考物体之一的坐标系中在每个配置将被测物体的表面的各自部分的图像和从之前配置捕捉并拼接的被测物体的各部分的图像拼接。

20.根据权利要求12所述的系统，其中所捕捉的被测物体的表面的一部分的三维图像是用结构光三角测量方法获得的。

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