CN107784687A - 一种基于白光扫描仪的三维重建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于白光扫描仪的三维重建方法及系统，其方法包括以下步骤，S1，利用白光扫描仪扫描样本，获得样本的影像；S2，对所述影像进行点云拼接和点云融合，得到所述样本的三维重建模型。鉴于法医学研究对象具有纹理丰富，三维特征明显的优点，因此本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法利用白光扫描仪辅助法医学研究，可以实现无需接触研究对象即可进行医学研究的目标，还原医学研究对象的真实性，保护研究对象的完整性，此外，运用数字化设备辅助法医学研究可以快速获取研究数据，并有效提高数据的便携性与可传递性。

Description

一种基于白光扫描仪的三维重建方法及系统

技术领域

本发明涉及三维重建领域，具体涉及一种基于白光扫描仪的三维重建方法及系统。

背景技术

现有的法医学研究手段陈旧，通常需要接触法医学研究对象，对研究对象有不同程度的损伤和破坏，无法快速获取研究数据且研究数据不便于保存和传输。现有的三维扫描设备大多使用激光扫描、需要粘贴标志点，现有的扫描方式接触法医学研究对象，激光不利用人体的安全，基于这些因素，不便于法医学研究的开展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于白光扫描仪的三维重建方法及系统，可以实现无需接触研究对象即可进行医学研究的目标，还原医学研究对象的真实性，保护研究对象的完整性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于白光扫描仪的三维重建方法，包括以下步骤，

S1，利用白光扫描仪扫描样本，获得样本的影像；

S2，对所述影像进行点云拼接和点云融合，得到所述样本的三维重建模型。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述白光扫描仪包括一台投影仪、一台彩色相机和两台灰度相机，所述投影仪和彩色相机紧邻设置，两台所述灰度相机以预设的距离分布固定在所述投影仪的两侧，所述投影仪间歇式工作；

所述S1具体为，

所述投影仪间歇式的向样本投射散斑纹理光线；

两台所述灰度相机在所述投影仪向样本投射散斑纹理光线时同时曝光拍摄所述样本的灰度影像；

所述彩色相机在所述投影仪停止向样本投射散斑纹理光线时曝光拍摄所述样本的彩色影像。

进一步，在所述S2中，对所述影像进行点云拼接的过程为，

S21，获取所述影像，并判断所述影像的类型，当所述影像为灰度影像时，执行S22，当所述影像为彩色影像时，执行S23；

S22，提取所述灰度影像的标志点，并判断所述标志点是否提取成功，若所述标志点提取成功，则执行S22a，若标志点未提取成功，则执行S22b；

S22a，使用标识点拼接方法对所述灰度影像进行点云拼接，得到点云拼接结果；

S22b，使用点云ICP拼接方法对所述灰度影像进行点云拼接，得到点云拼接结果；

S23，使用纹理匹配拼接方法对所述彩色影像进行点云拼接，得到点云拼接结果。

进一步，若所述彩色影像进行点云拼接失败时，则将相邻两次拍摄得到的灰度影像的位姿参数进行内插得到所述彩色影像的位姿参数，即得到所述彩色影像的点云拼接结果；其中，所述彩色影像拍摄的时间位于相邻两次拍摄得到的灰度影像的拍摄时间之间；

若所述灰度影像进行点云拼接失败时，则将相邻两次拍摄得到的彩色影像的位姿参数进行内插得到所述灰度影像的位姿参数，即得到所述灰度影像的点云拼接结果；其中，所述灰度影像拍摄的时间位于相邻两次拍摄得到的彩色影像的拍摄时间之间。

进一步，将相邻两次拍摄得到的灰度影像的位姿参数进行内插的具体过程为，根据相邻两次拍摄得到的灰度影像的点云拼接结果计算出相邻两次拍摄得到的灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵；将相邻两次拍摄得到的灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵进行内插得到所述彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵，即得到所述彩色影像的点云拼接结果；

将相邻两次拍摄得到的彩色影像的位姿参数进行内插的具体过程为，根据相邻两次拍摄得到的彩色影像的点云拼接结果计算出相邻两次拍摄得到的彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵；将相邻两次拍摄得到的彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵进行内插得到所述灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵，即得到所述灰度影像的点云拼接结果。

进一步，在投影仪向样本投射散斑纹理光线时，利用两台所述灰度相机拍摄样本在投影仪的投影场景中的不同视觉下的多幅灰度影像，在所述S2中，对所述影像进行点云融合的过程为，

步骤21，分别对两台所述灰度相机在同一时刻拍摄的每两幅所述灰度影像进行影像匹配，得出用于表征该投影场景中样本三维点的多幅深度图；

步骤22，将不同位置的所述深度图分别放置在预先建立的TSDF模型中，则多幅所述深度图中的每一个三维点都落入到所述TSDF模型对应的体素中；

步骤23，对每一个所述三维点到对应的所述体素的中心点的距离进行加权平均处理,完成样本真实表面的点云融合。

进一步，还包括步骤24，所述步骤24具体为，

重复循环执行上述步骤21-步骤23，直至灰度影像拍摄完成；

基于所述白光扫描仪的投影光线的方向计算所述体素间的过零值作为所述样本表面点的近似位置，得到点云融合的结果。

进一步，所述步骤21具体为，

步骤211，分别对两台所述灰度相机在同一时刻拍摄的每两幅所述灰度影像进行核线校正，生成两幅核线灰度影像；

步骤212，采用半全局影像匹配的方法对对应的每两幅所述核线灰度影像进行影像匹配，分别获取对应的每两幅所述核线灰度影像的同名像点；

步骤213，根据对应的每两个所述同名像点的坐标差计算出对应的每两幅所述灰度影像之间的视差；

步骤214，分别转换对应的每两幅所述灰度影像之间的视差的表达式得到所述深度图。

进一步，所述步骤23具体为，

步骤231，通过索引检索出与每一个所述三维点对应的所述体素的中心点的空间位置坐标；

步骤232，分别将与每一个所述三维点对应的所述体素的中心点反投影至对应的所述深度图中，内插出与每一个所述三维点对应的所述体素的中心点分别到对应的所述灰度相机之间的距离，并结合对应的所述体素的中心点的空间位置坐标和对应的所述灰度相机的位置坐标分别计算出每一个所述三维点的有向距离场；

步骤233，分别对每一个所述有向距离场进行归一化处理；

步骤234，对归一化后的每一个所述有向距离场分别进行加权平均处理，完成所述样本真实表面的点云融合。

本发明的有益效果是：鉴于法医学研究对象具有纹理丰富，三维特征明显的优点，因此本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法利用白光扫描仪辅助法医学研究，可以实现无需接触研究对象即可进行医学研究的目标，还原医学研究对象的真实性，保护研究对象的完整性，此外，运用数字化设备辅助法医学研究可以快速获取研究数据，并有效提高数据的便携性与可传递性。

基于上述一种基于白光扫描仪的三维重建方法，本发明还提供一种基于白光扫描仪的三维重建系统。

一种基于白光扫描仪的三维重建系统，包括白光扫描仪和影像处理器，

所述白光扫描仪，其用于扫描样本，获得样本的影像；

所述影像处理器，其用于对所述影像进行点云拼接和点云融合，得到所述样本的三维重建模型。

本发明的有益效果是：鉴于法医学研究对象具有纹理丰富，三维特征明显的优点，因此本发明一种基于白光扫描仪的三维重建系统利用白光扫描仪辅助法医学研究，可以实现无需接触研究对象即可进行医学研究的目标，还原医学研究对象的真实性，保护研究对象的完整性，此外，运用数字化设备辅助法医学研究可以快速获取研究数据，并有效提高数据的便携性与可传递性。

附图说明

图1为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法的流程图；

图2为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中白光扫描仪的结构示意图；

图3为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中白光扫描仪投出的散斑纹理光线的结构示意图；

图4为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中点云拼接的流程图；

图5为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中点云拼接接情况示意图；

图6为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中点云融合流程图；

图7为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中TSDF模型的结构示意图；

图8为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中利用白光扫描仪对头盖骨石膏进行散斑投影的状态图；

图9为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中对头盖骨石膏扫描的三维重建模型结果图；

图10为本发明一种基于白光扫描仪的三维重建系统的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、投影仪，2、彩色相机，3、灰度相机，4、白光扫描仪，5、影像处理器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种基于白光扫描仪的三维重建方法，包括以下步骤，

S1，利用白光扫描仪扫描样本，获得样本的影像；

S2，对所述影像进行点云拼接和点云融合，得到所述样本的三维重建模型。

具体的：

如图2所示，所述白光扫描仪包括一台投影仪1、一台彩色相机2和两台灰度相机3，所述投影仪1和彩色相机2紧邻设置，两台所述灰度相机3以预设的距离分布固定在所述投影仪1的两侧，所述投影仪1间歇式工作；

所述S1具体为，

所述投影仪间歇式的向样本投射散斑纹理光线；所述投影仪投出的散斑纹理光线如图3所示；

两台所述灰度相机在所述投影仪向样本投射散斑纹理光线时同时曝光拍摄所述样本的灰度影像；

所述彩色相机在所述投影仪停止向样本投射散斑纹理光线时曝光拍摄所述样本的彩色影像。

在所述白光扫描仪中，在两个灰度相机之间增加一个24位全彩色相机，在扫描的间歇时对物体进行高清图像拍摄，通过实时纹理与点云映射，实现真彩色纹理实时再现。投影仪投出的散斑纹理光线本身为黑白色，由规则不一的形状构成，在散斑纹理光线中找不到没有完全相同的一处，避免自相匹配出现，提高匹配的稳定性。

白光投影仪投出的散斑纹理光线在一定像素范围内具有形状唯一性。利用投影仪将散斑纹理光线投影到样本表面，并使用两个灰度相机对投影到样本表面的散斑纹理光线进行拍摄，通过提取所拍摄图像中的散斑纹理信息，进行同名点匹配。通过散斑纹理信息的提取，对点云的拼接和点云融合过程中的同名点匹配进行了约束，提高了三维重建的精度，有利于控制整体测量误差。

如图4所示，在所述S2中，对所述影像进行点云拼接的过程为，

S21，获取所述影像，并判断所述影像的类型，当所述影像为灰度影像时，执行S22，当所述影像为彩色影像时，执行S23；

S22，提取所述灰度影像的标志点，并判断所述标志点是否提取成功，若所述标志点提取成功，则执行S22a，若标志点未提取成功，则执行S22b；

S22a，使用标识点拼接方法对所述灰度影像进行点云拼接，得到点云拼接结果；

S22b，使用点云ICP拼接方法对所述灰度影像进行点云拼接，得到点云拼接结果；

S23，使用纹理匹配拼接方法对所述彩色影像进行点云拼接，得到点云拼接结果。

若所述彩色影像进行点云拼接失败时，则将相邻两次拍摄得到的灰度影像的位姿参数进行内插得到所述彩色影像的位姿参数，即得到所述彩色影像的点云拼接结果；其中，所述彩色影像拍摄的时间位于相邻两次拍摄得到的灰度影像的拍摄时间之间；若所述灰度影像进行点云拼接失败时，则将相邻两次拍摄得到的彩色影像的位姿参数进行内插得到所述灰度影像的位姿参数，即得到所述灰度影像的点云拼接结果；其中，所述灰度影像拍摄的时间位于相邻两次拍摄得到的彩色影像的拍摄时间之间。

将相邻两次拍摄得到的灰度影像的位姿参数进行内插的具体过程为，根据相邻两次拍摄得到的灰度影像的点云拼接结果计算出相邻两次拍摄得到的灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵；将相邻两次拍摄得到的灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵进行内插得到所述彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵，即得到所述彩色影像的点云拼接结果；将相邻两次拍摄得到的彩色影像的位姿参数进行内插的具体过程为，根据相邻两次拍摄得到的彩色影像的点云拼接结果计算出相邻两次拍摄得到的彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵；将相邻两次拍摄得到的彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵进行内插得到所述灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵，即得到所述灰度影像的点云拼接结果。

在本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中，利用白光扫描仪对待测物体投射散斑纹理光线，代替了传统的在物体表面粘贴标志点，这种方法可以有效的保护待测对象的完整性和真实性。并且散斑纹理光线随机生成，易于产生且不具有自相关性，能够有效提高SGM影像匹配的精度。

在本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法中，对于不同相机拍摄的图像采用不同的点云拼接方法，发挥各种拼接方法的长处，从而提高点云拼接的精度和稳定性。对于灰度相机，在拍摄时利用白光投影仪投射散斑投影光线，获取含有散斑信息的图像，选用点云ICP方法和标志点拼接方法进行点云拼接，提高点云拼接的精度；而对于彩色相机，则在拍摄时关闭白光投影仪，获取纹理信息丰富的彩色图像，采用纹理匹配(SI FT)拼接方法进行点云拼接，充分发挥纹理匹配拼接方法的优势。对于拼接失败的彩色影像，可以利用相邻两次拍摄得到的灰度影像的位姿参数内插得到该幅彩色影像的位姿参数，提高了点云拼接的稳定性。同理，对于拼接失败的灰度影像，可以利用相邻两次拍摄得到的彩色影像的位姿参数内插得到该幅灰度影像的位姿参数，提高了点云拼接的稳定性。图5为记录了在点云拼接过程中影像位姿的计算结果，即点云拼接情况。其中，两帧灰度影像能够正确拼接，即计算得到了旋转矩阵R和平移矩阵T，而中间的彩色影像拼接失败，即未能得到旋转矩阵R和平移矩阵T。此时，可利用前后两帧灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵内插得到彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵。

在投影仪向样本投射散斑纹理光线时，利用两台所述灰度相机拍摄样本在投影仪的投影场景中的不同视觉下的多幅灰度影像，如图6所示，在所述S2中，对所述影像进行点云融合的过程为，

步骤21，分别对两台所述灰度相机在同一时刻拍摄的每两幅所述灰度影像进行影像匹配，得出用于表征该投影场景中样本三维点的多幅深度图；

步骤22，将不同位置的所述深度图分别放置在预先建立的TSDF模型对应的位置中，则多幅所述深度图中的每一个三维点都落入到所述TSDF模型对应的体素中；

步骤23，对每一个所述三维点到对应的所述体素的中心点的距离进行加权平均处理,完成样本真实表面的点云融合。

其中，TSDF模型的具体结构如图7所示，将整个待重建的空间划分成等大小的网格，每一个网格称为一个体素。

在所述影像进行点云融合的过程中：

所述步骤21具体为，

步骤211，分别对两台所述灰度相机在同一时刻拍摄的每两幅所述灰度影像进行核线校正，生成两幅核线灰度影像；

步骤212，采用半全局影像匹配的方法对对应的每两幅所述核线灰度影像进行影像匹配，分别获取对应的每两幅所述核线灰度影像的同名像点；半全局影像匹配(SGM)的方法是一种密集影像匹配方法，通过视差代价函数的构造和多路径聚合，寻找全局最优值，获取密集同名像点。设同名像点p₁，p₂的像点坐标分别为p₁(x₁，y₁),p₂(x₂，y₂)；

步骤213，根据对应的每两个所述同名像点的坐标差计算出对应的每两幅所述灰度影像之间的视差；即，对应的两幅影像之间的视差dis为：dis＝x₂-x₁；

步骤214，分别转换对应的每两幅所述灰度影像之间的视差的表达式得到多幅所述深度图；视差通过下式的转换可得到用于表征场景中样本三维点的深度图，并且利用视差能够重建三维点，设三维点的空间坐标为P(X，Y，Z)，则

式中，B为灰度相机摄影基线长度，f为灰度相机的焦距，x_0L，y_0L为左影像的像主点坐标，x_0R，y_0R为右影像的像主点坐标(其中，左影像和右影像分别为两个灰度相机拍摄的)。

所述步骤23具体为，

步骤231，通过索引检索出与每一个所述三维点对应的所述体素的中心点的空间位置坐标P_t(X_t，Y_t，Z_t)；

步骤232，分别将与每一个所述三维点对应的所述体素的中心点反投影至对应的所述深度图中，内插出与每一个所述三维点对应的所述体素的中心点分别到对应的所述灰度相机之间的距离D_i(已知对应灰度相机的位置O(X_c，Y_c，Z_c))，并结合对应的所述体素的中心点的空间位置坐标和对应的所述灰度相机的位置坐标分别计算出每一个所述三维点的有向距离场；具体的按照以下公式计算有向距离场sdf_i：

sdf_i＝||Z_c-Z_t||-D_i；

步骤233，分别对每一个所述有向距离场进行归一化处理；具体的按照以下公式进行归一化处理：

其中，sdf_i为有向距离场，tsdf_i为有向距离场的归一化值，max truncation为体素上限值，min truncation为体素下限值。

步骤234，对归一化后的每一个所述有向距离场分别进行加权平均处理，完成所述样本真实表面的点云融合；具体的按照以下公式进行加权平均处理：

w_i＝min(max weight，w_i-1+1)，w₀＝0

max weight＝128

其中，tsdf_avg为距离加权平均值，w_i为当前帧的权值，w_i-1为前一帧的权值，i为拍摄帧数。

所述影像进行点云融合的过程还包括步骤24，所述步骤24具体为，重复循环执行上述步骤21-步骤23，直至灰度影像拍摄完成；沿所述白光扫描仪的投影光线的方向计算所述体素间的过零值作为所述样本表面点的近似位置，得到点云融合的结果。即：用白光扫描仪对样本进行多次拍摄，每次拍摄完成后循环执行以上步骤21-步骤23，不断更新所有体素的加权平均值；拍摄结束后，沿对应的灰度相机投影光线的方向在体素中内插出过零点，并将该点作为样本的表面点，从而利用TSDF模型求得了近似的样本表面，完成了点云的融合。

白光扫描仪在进行点云融合时，运用基于TSDF模型的点云融合方法，对待重建空间建立TSDF模型，并利用多帧影像数据对体素进行加权平均，最后沿投影光线的方向寻找体素间的过零值作为物体表面点的近似位置，得到点云融合的结果。这种方法使点云融合的结果更加接近物体的真实表面，提高了点云融合的精度和稳定性。

本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法在法医领域的创新应用旨在为法医用于侦察犯罪和审理民事或刑事案件提供科学证据。在侦查破案，由于罪犯时供时翻或有许多种口供而无法辨真伪，最后经法医鉴定而得到解决。因此，基于白光扫描仪的测量仪器和技术为法医鉴定提供第一现场重建的有力科学依据，对利用法医学进行案件侦破具有重要的意义。

基于白光扫描仪系统在法医领域的创新应用技术方案有以下三点：

1、案发现场场景三维重建

现有的对犯罪现场进行三维扫描重建的方式主要是利用三维大型激光扫描仪，基于标志点的点云拼接。而本发明使用已经标定好的白光扫描仪设备，无需在现场粘贴或者放置任何标志点，即可以开始对犯罪现场的扫描，包括犯罪现场里被害人全身、被害人所属物品、现场自然物和人工制造物件、周围建筑物等一切与侦查现场有关的全部范围进行三维扫描，即时可以在电脑数据显示端获得所扫描过的全彩的带纹理的三维立体逼真场景效果，扫描完毕之后进行数据存储。这样将案发现场第一时间的每一个细节都定格记录下来，形成三维带纹理全真模型数据，为后期法医进行推断论证、现场重建等，提供逼真的现实场景数据。

2、人体扫描三维重建

犯罪现场如果有被害人或作案人的人体，若是尸体，使用白光扫描仪对尸体全身第一时间进行精细化扫描，尤其对眼、鼻、口等五官，创伤处，伤痕处等设置高精度扫描，进行精细化等比例三维重建；若是活体，但是没有行动能力的，对创伤处、伤痕处等重要伤害部位进行扫描作为生物检材。白光扫描仪无需粘贴标志点，使用白光，不会对人体的任何部位产生损害。第一时间将人体进行三维重建，将案发现场的人体伤势情况、姿态，尸体间的关系等特征进行现场恢复，后期可以对人体的特征进行提取，如伤口表面积的测量、伤口深度的距离测量，对人体伤口形状的复现进行侦查等。

3、细节扫描三维重建

案发现场的细节是指一些对案情侦查有重要线索依据或有利于对案情推断进展的一些细小痕迹，如作案人留下的脚印、车辆驶过的轮胎印、致伤物丢弃状态等。像脚印、轮胎印这些痕迹，极容易被风、震动等外界环境破坏掉；致伤物丢弃时如果被架空于墙角处，也容易发生倾倒。因此，这些细节维持现状的时间极短，需要使用白光扫描仪第一时间将细节的原始状态扫描下来。白光扫描仪在扫描时无需附加标志点，在一定程度上是对这些细节痕迹的有效保护。扫描这些细节痕迹时设置为精细化扫描模式，多角度进行扫描，力求将细节的三维特征完全记录下来，并单独进行细节痕迹的存储。后期可以调用这些数据，进行痕迹的特征提取和测量，如脚印，测量其脚印的深度、宽度来推测作案人的身高、体重、姿态等隐藏信息，观察脚印的纹理特征来推断鞋底纹理；可以调用这些数据，对案情推断进行复核等。

本发明一种基于白光扫描仪的三维重建方法在法医领域的创新应用，具体可以按照以下步骤进行：

1.确定法医学研究对象并将其置于较宽敞的地方；

2.手持白光扫描仪环绕该医学研究对象进行移动扫描，在重点研究部位可以进行多次扫描；

3.在进行手持扫描的同时观察数据处理终端的实时拼接情况，根据拼接情况对操作进行调整；

4.完成扫描，在数据处理终端对扫描数据进行分析、研究和存储。

下面是运用白光扫描仪对头盖骨模型进行散斑投影、扫描，获得头盖骨三维点云模型的实例。图8是白光扫描仪设备移动扫描的时候对头盖骨石膏进行散斑投影；图9是头盖骨石膏扫描的三维模型结果图。

基于上述一种基于白光扫描仪的三维重建方法，本发明还提供一种基于白光扫描仪的三维重建系统。

如图10所示，一种基于白光扫描仪的三维重建系统，包括白光扫描仪4和影像处理器5，

所述白光扫描仪4，其用于扫描样本，获得样本的影像；

所述影像处理器5，其用于对所述影像进行点云拼接和点云融合，得到所述样本的三维重建模型。

鉴于法医学研究对象具有纹理丰富，三维特征明显的优点，因此本发明一种基于白光扫描仪的三维重建系统利用白光扫描仪辅助法医学研究，可以实现无需接触研究对象即可进行医学研究的目标，还原医学研究对象的真实性，保护研究对象的完整性，此外，运用数字化设备辅助法医学研究可以快速获取研究数据，并有效提高数据的便携性与可传递性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于白光扫描仪的三维重建方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1，利用白光扫描仪扫描样本，获得样本的影像；

S2，对所述影像进行点云拼接和点云融合，得到所述样本的三维重建模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于白光扫描仪的三维重建方法，其特征在于：所述白光扫描仪包括一台投影仪、一台彩色相机和两台灰度相机，所述投影仪和彩色相机紧邻设置，两台所述灰度相机以预设的距离分布固定在所述投影仪的两侧，所述投影仪间歇式工作；

所述S1具体为，

所述投影仪间歇式的向样本投射散斑纹理光线；

两台所述灰度相机在所述投影仪向样本投射散斑纹理光线时同时曝光拍摄所述样本的灰度影像；

所述彩色相机在所述投影仪停止向样本投射散斑纹理光线时曝光拍摄所述样本的彩色影像。

3.根据权利要求2所述的一种基于白光扫描仪的三维重建方法，其特征在于：在所述S2中，对所述影像进行点云拼接的过程为，

S21，获取所述影像，并判断所述影像的类型，当所述影像为灰度影像时，执行S22，当所述影像为彩色影像时，执行S23；

S22，提取所述灰度影像的标志点，并判断所述标志点是否提取成功，若所述标志点提取成功，则执行S22a，若标志点未提取成功，则执行S22b；

S22a，使用标识点拼接方法对所述灰度影像进行点云拼接，得到点云拼接结果；

S22b，使用点云ICP拼接方法对所述灰度影像进行点云拼接，得到点云拼接结果；

S23，使用纹理匹配拼接方法对所述彩色影像进行点云拼接，得到点云拼接结果。

4.根据权利要求3所述的一种基于白光扫描仪的三维重建方法，其特征在于：若所述彩色影像进行点云拼接失败时，则将相邻两次拍摄得到的灰度影像的位姿参数进行内插得到所述彩色影像的位姿参数，即得到所述彩色影像的点云拼接结果；其中，所述彩色影像拍摄的时间位于相邻两次拍摄得到的灰度影像的拍摄时间之间；

若所述灰度影像进行点云拼接失败时，则将相邻两次拍摄得到的彩色影像的位姿参数进行内插得到所述灰度影像的位姿参数，即得到所述灰度影像的点云拼接结果；其中，所述灰度影像拍摄的时间位于相邻两次拍摄得到的彩色影像的拍摄时间之间。

5.根据权利要求4所述的一种基于白光扫描仪的三维重建方法，其特征在于：将相邻两次拍摄得到的灰度影像的位姿参数进行内插的具体过程为，根据相邻两次拍摄得到的灰度影像的点云拼接结果计算出相邻两次拍摄得到的灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵；将相邻两次拍摄得到的灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵进行内插得到所述彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵，即得到所述彩色影像的点云拼接结果；

将相邻两次拍摄得到的彩色影像的位姿参数进行内插的具体过程为，根据相邻两次拍摄得到的彩色影像的点云拼接结果计算出相邻两次拍摄得到的彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵；将相邻两次拍摄得到的彩色影像的旋转矩阵和平移矩阵进行内插得到所述灰度影像的旋转矩阵和平移矩阵，即得到所述灰度影像的点云拼接结果。

6.根据权利要求2至5任一项所述的一种基于白光扫描仪的三维重建方法，其特征在于：在投影仪向样本投射散斑纹理光线时，利用两台所述灰度相机拍摄样本在投影仪的投影场景中的不同视觉下的多幅灰度影像，在所述S2中，对所述影像进行点云融合的过程为，

步骤21，分别对两台所述灰度相机在同一时刻拍摄的每两幅所述灰度影像进行影像匹配，得出用于表征该投影场景中样本三维点的多幅深度图；

步骤22，将不同位置的所述深度图分别放置在预先建立的TSDF模型对应的位置中，则多幅所述深度图中的每一个三维点都落入到所述TSDF模型对应的体素中；

步骤23，对每一个所述三维点到对应的所述体素的中心点的距离进行加权平均处理,完成样本真实表面的点云融合。

7.根据权利要求6所述的一种基于白光扫描仪的三维重建方法，其特征在于：还包括步骤24，所述步骤24具体为，

重复循环执行上述步骤21-步骤23，直至灰度影像拍摄完成；

基于所述白光扫描仪的投影光线的方向计算所述体素间的过零值作为所述样本表面点的近似位置，得到点云融合的结果。

8.根据权利要求7所述的一种基于白光扫描仪的三维重建方法，其特征在于：所述步骤21具体为，

步骤211，分别对两台所述灰度相机在同一时刻拍摄的每两幅所述灰度影像进行核线校正，生成两幅核线灰度影像；

步骤212，采用半全局影像匹配的方法对对应的每两幅所述核线灰度影像进行影像匹配，分别获取对应的每两幅所述核线灰度影像的同名像点；

步骤213，根据对应的每两个所述同名像点的坐标差计算出对应的每两幅所述灰度影像之间的视差；

步骤214，分别转换对应的每两幅所述灰度影像之间的视差的表达式得到多幅所述深度图。

9.根据权利要求8所述的一种基于白光扫描仪的三维重建方法，其特征在于：所述步骤23具体为，

步骤231，通过索引检索出与每一个所述三维点对应的所述体素的中心点的空间位置坐标；

步骤232，分别将与每一个所述三维点对应的所述体素的中心点反投影至对应的所述深度图中，内插出与每一个所述三维点对应的所述体素的中心点分别到对应的所述灰度相机之间的距离，并结合对应的所述体素的中心点的空间位置坐标和对应的所述灰度相机的位置坐标分别计算出每一个所述三维点的有向距离场；

步骤233，分别对每一个所述有向距离场进行归一化处理；

步骤234，对归一化后的每一个所述有向距离场分别进行加权平均处理，完成所述样本真实表面的点云融合。

10.一种基于白光扫描仪的三维重建系统，其特征在于：包括白光扫描仪和影像处理器，

所述白光扫描仪，其用于扫描样本，获得样本的影像；

所述影像处理器，其用于对所述影像进行点云拼接和点云融合，得到所述样本的三维重建模型。