CN104268930B - 一种坐标对比三维扫描方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种坐标对比三维扫描方法，计算扫描件的各特征点相对于定点的坐标，并以定点作为参考点重建三维模型，具体步骤如下：S1、安置扫描件与扫描仪；S2、调整扫描仪光发射器光线投射角度和拍摄器拍照角度；S3、选取定点和校准点，定点和校准点均相对于扫描件静止，且始终处于光发射器光线覆盖范围和拍摄器拍照范围内；S4、启动扫描仪对扫描件进行全方位拍照；S5、计算扫描件各特征点与定点的相对坐标、扫描件各特征点与校准点的相对坐标、校准点与定点的相对坐标；S6、以定点为坐标原点重建三维模型与校准点模型。本发明提出的一种坐标对比三维扫描方法，可提高扫描精度，保证模型与实体物件的一致。

Description

一种坐标对比三维扫描方法
技术领域
本发明涉及三维扫描技术领域，尤其涉及一种坐标对比三维扫描方法。
背景技术
视觉三维测量是基于视觉概念的非接触三维测量技术，它以图形、图像为基础来恢复三维形状，具有高速高效、高度自动化和成本低等优点。在要求自动、在线、快速的现代工业三维测量技术中，视觉三维测量是最为重要的发展方向。该技术可对人体、产品模型及不允许接触的表面进行测量，因此在逆向工程、快速原型、虚拟现实、机器视觉等领域具有广泛的应用前景，具体涉及到汽车、制造业、航空航天、医学、整形、考古、机器人等众多行业。
视觉三维测量技术一种常见的应用就是三维扫描仪。现有的三维扫描仪通过对物体进行拍照后通过标志点匹配或特征匹配进行模型重现，由于没有统一的参照物，匹配过程计算量大且容易出错。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种坐标对比三维扫描方法，可提高扫描精度，保证模型与实体物件的一致。
本发明提出的一种坐标对比三维扫描方法，计算扫描件的各特征点相对于定点的坐标，并以定点作为参考点重建三维模型，具体步骤如下：
S1、安置扫描件与扫描仪，扫描仪具有光发射器和拍摄器；
S2、调整扫描仪光发射器光线投射角度和拍摄器拍照角度，使得拍摄器可对扫描件进行全方位拍照且拍照过程中扫描件被拍照面有光线覆盖；
S3、选取定点和校准点，定点和校准点均相对于扫描件静止，且始终处于光发射器光线覆盖范围和拍摄器拍照范围内；
S4、启动扫描仪对扫描件进行全方位拍照；
S5、计算扫描件各特征点与定点的相对坐标、扫描件各特征点与校准点的相对坐标、校准点与定点的相对坐标；
S6、以定点为坐标原点，结合各特征点与定点的相对坐标重建三维模型，并重现校准点模型；
S7、计算三维模型各特征点相对于校准点模型的相对坐标，三维模型各特征点与扫描件各特征点一一对应；
S8、将扫描件各特征点与校准点的相对坐标与三维模型各特征点相对于校准点模型的相对坐标一一进行对比，查看是否有差异；
S9、当对比结果有差异时，重回步骤S5，当对比结果无差异时，完成三维模型重建。
优选地，步骤S2中通过调整扫描件位置来调整扫描仪光发射器光线投射角度和拍摄器拍照角度。
优选地，步骤S2中通过调整光发射器与拍摄器位置来调整扫描仪光发射器光线投射角度和拍摄器拍照角度。
本发明提供的坐标对比三维扫描方法，设置始终与工作台保持静止的定点，并计算各特征点与定点的相对坐标，通过相对坐标重建模型，避免了进行标志点匹配或特征匹配由于没有统一参照可能导致的误差，有利于保证模型与实体物件的一致性。
本发明提供的坐标对比三维扫描方法，充分利用相对坐标的唯一性，设置定点和校准点，前者作为模型重建的参照，后者作为模型检测的参照，为模型重建与实体物件的一致提供了双重保障。
附图说明
图1为本发明提出的一种坐标对比三维扫描方法流程图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种坐标对比三维扫描方法，计算扫描件的各特征点相对于定点的坐标，并以定点作为参考点重建三维模型，具体步骤如下：
S1、安置扫描件与扫描仪，扫描仪具有光发射器和拍摄器。
光发射器由于向扫描件表面投射光线，为深度扫描奠定基础，拍摄器用于拍摄照片为模型重建提供参考。
S2、调整扫描仪光发射器光线投射角度和拍摄器拍照角度，使得拍摄器可对扫描件进行全方位拍照且拍照过程中扫描件被拍照面有光线覆盖。
调整扫描仪光发射器光线投射角度和拍摄器拍照角度，具体可通过调整扫描件位置实现，或者通过调整光发射器与拍摄器位置实现。
S3、选取定点和校准点，定点和校准点均相对于扫描件静止，且始终处于光发射器光线覆盖范围和拍摄器拍照范围内。
定点和校准点为模型重建与检测提供参照，由于其相对于扫描件静止且存在与拍摄器拍摄的每一幅图像中，所以每一个图像特征元素的提取都可以参照定点和校准点。
S4、启动扫描仪对扫描件进行全方位拍照，以便为模型重建提供充足的图像参考依据。
S5、计算扫描件各特征点与定点的相对坐标、扫描件各特征点与校准点的相对坐标、校准点与定点的相对坐标。
S6、以定点为坐标原点，结合各特征点与定点的相对坐标重建三维模型，并重现校准点模型。
由于定点和校准点相对于扫描件静止，故而扫描件各特征点相对于校准点与定点的坐标是唯一的，故而该步骤中建立的模型具有唯一性。同理，校准点与定点的相对坐标也具有唯一性。
S7、计算三维模型各特征点相对于校准点模型的相对坐标，三维模型各特征点与扫描件各特征点一一对应。
S8、将扫描件各特征点与校准点的相对坐标与三维模型各特征点相对于校准点模型的相对坐标一一进行对比，查看是否有差异。
由于扫描件各特征点与校准点的相对坐标具有唯一性，故而，三维模型各特征点相对于校准点模型的相对坐标也具有唯一性，且当校准点与校准点模型重合时，扫描件各特征点与三维模型各特征点也应该一一重合。
S9、当对比结果有差异时，重回步骤S5，当对比结果无差异时，完成三维模型重建。
由于扫描件各特征点与校准点及定点的相对坐标具有唯一性，故而，当扫描件各特征点与三维模型各特征点无法重合时，只能是步骤S5中相对坐标的计算出现错误，此时只能重回步骤S5进行纠正。
本发明提供的坐标对比三维扫描方法，设置始终与工作台保持静止的定点，并计算各特征点与定点的相对坐标，通过相对坐标重建模型，避免了进行标志点匹配或特征匹配由于没有统一参照可能导致的误差，有利于保证模型与实体物件的一致性。
本发明提供的坐标对比三维扫描方法，充分利用相对坐标的唯一性，设置定点和校准点，前者作为模型重建的参照，后者作为模型检测的参照，为模型重建与实体物件的一致提供了双重保障。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种坐标对比三维扫描方法，其特征在于，计算扫描件的各特征点相对于定点的坐标，并以定点作为参考点重建三维模型，具体步骤如下：
S1、安置扫描件与扫描仪，扫描仪具有光发射器和拍摄器；
S2、调整扫描仪光发射器光线投射角度和拍摄器拍照角度，使得拍摄器可对扫描件进行全方位拍照且拍照过程中扫描件被拍照面有光线覆盖；
S3、选取定点和校准点，定点和校准点均相对于扫描件静止，且始终处于光发射器光线覆盖范围和拍摄器拍照范围内；
S4、启动扫描仪对扫描件进行全方位拍照；
S5、计算扫描件各特征点与定点的相对坐标、扫描件各特征点与校准点的相对坐标、校准点与定点的相对坐标；
S6、以定点为坐标原点，结合各特征点与定点的相对坐标重建三维模型，并重现校准点模型；
S7、计算三维模型各特征点相对于校准点模型的相对坐标，三维模型各特征点与扫描件各特征点一一对应；
S8、将扫描件各特征点与校准点的相对坐标与三维模型各特征点相对于校准点模型的相对坐标一一进行对比，查看是否有差异；
S9、当对比结果有差异时，重回步骤S5，当对比结果无差异时，完成三维模型重建。
2.如权利要求1所述的坐标对比三维扫描方法，其特征在于，步骤S2中通过调整扫描件位置来调整扫描仪光发射器光线投射角度和拍摄器拍照角度。
3.如权利要求1所述的坐标对比三维扫描方法，其特征在于，步骤S2中通过调整光发射器与拍摄器位置来调整扫描仪光发射器光线投射角度和拍摄器拍照角度。
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