CN108088361B - 一种3d纹理数据采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D纹理数据采集装置及方法，所述装置包括：旋转机构、扫描机构、移动机构以及控制器，所述旋转机构、扫描机构以及移动机构均与控制器相连接；所述旋转机构用于放置被测物的平台采用滚筒结构，并且旋转机构可以带动放置于其上的被测物转动，从而通过旋转机构完成一个维度的扫描，使得扫描机构仅需要进行平移运动就可以完成另一个维度的扫描。这样扫描机构仅需在移动机构带动下沿与旋转机构轴向方向相垂直的方向作平移运动。

Description

一种3D纹理数据采集装置及方法

技术领域

本发明涉及扫描技术领域，特别涉及一种3D纹理数据采集装置及方法。

背景技术

随着机器视觉、三维测量和计算机图形学的飞速发展，物体三维测量因其具有广泛的应用价值而成为研究热点。基于激光扫描的光学三维测量技术已经能够很容易获取和显示物体表面真实几何轮廓结构，但现有的扫描仪多采用X-Y平面扫描的方式。在该方式下，X-Y平面的平面度，柔性扫描对象与平面平台贴合度对扫描结果有很大的影响，而且平面扫描方式下，扫描头的运动一般采用蛇形扫描轨迹，该种运动形式，运动轴需要频繁的加减速，存在效率低、易损坏、反向间隙误差影响等问题。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种3D纹理数据采集装置及方法，以解决现有的扫描设备中扫描头需要采用蛇形扫描轨迹而造成的效率低以及反向间隙误差大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种3D纹理数据采集装置，其包括：

用于放置被测物并带动被测物转动的旋转机构；

用于对被测物进行扫描并得到纹理数据的扫描机构，所述扫描机构与旋转机构之间具有一定距离，并可在与旋转机构的轴向方向相平行的方向上进行往复移动；

用于带动扫描机构与旋转机构的轴向方向相垂直方向上进行往复移动的移动机构，所述扫描机构滑动设置于所述移动机构上；

用于对所述旋转机构、扫描机构和移动机构进行控制的控制器，所述控制器接收扫描机构发送的纹理数据，并对所述纹理数据进行处理以得到3D纹理数据。

所述3D纹理数据采集装置，其中，所述旋转机构包括对称设置的第一支架和第二支架，所述第一支架与第二支架的相对侧分别设置有夹盘，所述第一支架/第二支架远离第二支架/第一支架的一侧设置有第一电机，所述两个夹盘之间悬挂有滚筒，所述滚筒与第一电机相连接并在第一电机带动下转动。

所述3D纹理数据采集装置，其中，所述扫描机构包括沿与旋转机构的轴向方向相平行的方向设置的第一导轨，设置于所述第一导轨上的工作台，以及设置于第一导轨远离旋转机构端的第二电机，所述工作台与所述第二电机相连接，并在第二电机带动下沿第一导轨往复运动；所述工作台靠近旋转机构的一端设置有激光位移传感器，并通过所述激光位移传感器采集被测物的纹理数据。

所述3D纹理数据采集装置，其中，所述移动机构包括沿与旋转机构的轴向方向相垂直的方向设置的第二导轨以及设置于第二导轨一端的第三电机，所述旋转机构设置于所述第二导轨上并与所述第三电机相连接，通过所述第三电机带动其沿第二导轨往复运动。

所述3D纹理数据采集装置，其中，所述控制器包括;

数据处理模块，用于接收所述扫描机构发送的纹理数据，并对所述纹理数据进行处理以得到点云数据，以及根据所述点云数据生成纹理图片；

运动控制模块，用以控制所述扫描机构和移动机构的往复运动；以及控制所述旋转机构的旋转。

所述3D纹理数据采集装置，其中，所述数据处理模块包括：

接收单元，用于接收所述扫描机构发送的纹理数据；

筛选单元，用于对接收到的纹理数据进行筛选以确定所述纹理数据中的干扰点，并采用线性插值法/抛物线插值获取各干扰点的第一插值点，并采用所述第一插值点替换所述干扰点；

拟合单元，用于对筛选后的纹理数据进行拟合，并根据拟合后的纹理数据生成点云数据；

生成单元，用于根据所述点云数据生成BMP格式图片，以得到被测物的3D纹理图像。

一种3D纹理数据采集方法，其应用于如上任一所述的3D纹理数据采集装置，所述方法包括：

将被测物附着于旋转机构上，扫描机构向靠近旋转机构的方向运动并达到预设位置后停止；

移动机构与旋转机构保持预设协同运动关系，并通过扫描机构获取被被测物的纹理数据；

控制器接收扫描机构获取的纹理数据，并对所述文件数据进行处理以得到3D纹理数据。

所述3D纹理数据采集方法，其中，所述移动机构与旋转机构保持预设协同运动关系，并通过扫描机构获取被测物的纹理数据具体包括：

当扫描机构到达预设位置时，控制旋转机构开始旋转并获取旋转机构的旋转角度；

当旋转机构的旋转角度达到预设角度时，控制所述移动机构移动预设距离；

在扫描机构以及移动机构运动过程中，通过扫描机构获取被测物的纹理数据。

所述3D纹理数据采集方法，其中，所述控制器接收扫描机构获取的纹理数据，并对所述文件数据进行处理以得到3D纹理数据具体包括：

控制器接收所述扫描结构获取的纹理数据，并对接收到的纹理数据进行筛选以确定所述纹理数据中的干扰点，并采用线性插值法/抛物线插值获取各干扰点的第一插值点，并采用所述第一插值点替换所述干扰点；

对筛选后的纹理数据进行拟合，并根据拟合后的纹理数据生成点云数据，以及根据所述点云数据生成BMP图片以得到被测物的3D纹理图像。

所述3D纹理数据采集方法，其中，所述对筛选后的纹理数据进行拟合，并根据拟合后的纹理数据生成点云数据，以及根据所述点云数据生成BMP图片以得到被测物的3D纹理图像具体包括：

对筛选后的纹理数据采用差分拟合方法进行拟合，并将拟合后的纹理数据转换为点云数据；

获取所述点云数据中最高位置和最低位置，并将所在最高位置的像素灰度值设置为255，最低位置的像素灰度值设置为0；

采用线性插值法确定所有点云数据对应的像素灰度值以生成BMP图像。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种3D纹理数据采集装置及方法，所述装置包括：旋转机构、扫描机构、移动机构以及控制器，所述旋转机构、扫描机构以及移动机构均与控制器相连接；所述旋转机构用于放置被测物的平台采用滚筒结构，并且旋转机构可以带动放置于其上的被测物转动，从而通过旋转机构完成一个维度的扫描，使得扫描机构仅需要进行平移运动就可以完成另一个维度的扫描。这样扫描机构仅需在移动机构仅需沿平行于旋转机构轴向方向相垂直的方向作平移运动，避免了移动机构的频繁加减速，提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明提供的3D纹理数据采集装置的示意图。

图2为本发明提供的3D纹理数据采集装置的结构原理图。

图3为本发明提供的3D纹理数据采集装置采集的被测物的纹理图像的一示例图。

图4为本发明提供的3D纹理数据采集装置中数据处理模块结构原理图。

图5为本发明提供的3D纹理数据采集装置采用的被测物的纹理深度曲线的一个示意图。

图6为图5被测物的纹理深度曲线去除0点前后的对比图。

图7为本发明提供的3D纹理数据采集装置采用的被测物的纹理深度曲线的另一个示意图。

图8为图7中被测物的纹理深度曲线去除奇异点前后的对比图。

图9为本发明提供的3D纹理数据采集装置采用的被测物的纹理深度曲线的再一个示意图。

图10为图9中被测物的纹理深度曲线去除连续点前后的部分对比图。

图11为本发明提供的3D纹理数据采集方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种3D纹理数据采集装置及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。 应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。 应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。

请参照图1，图1为本发明提供的3D纹理数据采集装置的示意图。所述采集装置包括旋转机构100、扫描机构300、移动机构200以及控制器400；所述旋转机构100与移动机构200并排设置，并且两者之间具有间隙；所述扫描机构300设置于所述移动机构200上并与旋转机构100之间具有一定距离；所述旋转机构100、移动机构200以及扫描机构300均与控制器400相连接。所述旋转机构100用于放置被测物并可带动被测物转动，所述扫描机构300用于对放置于旋转机构100上的被测物进行扫描，所述扫描机构300可沿在与旋转机构100的轴向方向相平行的方向上进行往复移动，并且当扫描机构100向靠近旋转机构移动到最大行程时，所述扫描机构300可获取被测物的图像。所述移动机构200可带动设置于其上的扫描机构300在与旋转机构100的轴向方向相垂直的方向上进行往复移动。本实施例通过将被测物放置于旋转机构100上，并通过旋转机构100带动被测物旋转来实现被测物一个维度的运动，再通过移动机构200带动扫描机构300沿与旋转机构100的轴向方向相垂直的方向移动来实现被测物另一维度的运动，从而可以获取被测物的表面的纹理数据。同时，移动机构200仅需沿平行于旋转机构轴向方向相垂直的方向作平移运动，避免了运动轴的频繁加减速，提高了加工效率。

如图1所示，所述旋转机构100包括对称设置的第一支架101和第二支架102，所所述第一支架101与第二支架102的相对侧分别设置有夹盘，分别记为第一夹盘103和第二夹盘104，所述第一支架101远离第二支架102的一侧设置有第一电机106，所述第一夹盘103和第二夹盘104之间悬挂有滚筒105，所述滚筒105与第一电机106相连接并在第一电机106带动下转动，所述第一电机106与控制器400相连接，并通过所述控制器400对第一电机106进行控制，以调节所述滚筒105的旋转速度。在本实施例的变形实施例中，所述第一电机106可以设置于第二支架102远离第一支架101的一端，并与滚筒105相连接以带动滚筒105转动。

进一步，所述第一夹盘103和第二夹盘104之间设置有旋转轴107，所述旋转轴107与第一电机106的输出轴相连接，并在第一电机106带动下相对于第一夹盘103和第二夹盘104转动；所述滚筒105套设于所述旋转轴107上并随所述旋转轴107转动。这样当被测物固定于滚筒105上时，被测物可以跟随滚筒转动，实现了被测物一个维度运动。本实施例中，所述被测物为柔性物质，如，皮革、壁纸以及其他柔性物质，并且将所述被测物固定于滚筒表面。而柔性被测物其在存储和运输过程中，会保持一定的弯曲度，从而将其固定在滚筒105的圆柱形面上，可以提高被测物与滚筒面的贴合度，进而提高被测物表面纹理数据采集的精确度。此外，滚筒的加工同心度比较容易控制，可以忽略同心度误差对扫描结果的影响，从而大大降低了采集装置的机械加工难度。

如图1所示，所述扫描机构300包括沿与旋转机构100的轴向方向相平行的方向设置的第一导轨303，所述第一导轨303上套设有第一滑块304，所述第一滑块304上设置有工作台301；所述第一导轨303远离旋转机构100的一端设置有第二电机302，所述第二电机302通过联轴器与所述第一滑块304相连接，并带动所述第一滑块304沿所述第一导轨303滑动，从而带动所述工作台301沿所述第一导轨303往复运动。所述工作台301上设置有激光位移传感器305，所述激光位移传感器305位于工作台301与旋转机构100相对面上，并且在工作台301向靠近旋转机构的方向运动至最大行程时，所述激光位移传感器305可以聚焦在被测物的表面上，以使得所述激光位移传感器305可以获取被聚焦位置的纹理深度值。

进一步，所述第一电机106配置有编码器，所述编码器与所述控制器400相连接，所述控制器400可以接收并计算编码器产生的反馈脉冲，并在所述反馈脉冲的数量达到预设数量时，触发激光传移动感器305的数据采集。在实际应用中，可以通过调整所述预设数量来调整激光移动传感器305采集纹理数据的数量，进而调整获取到纹理数据的分辨率。

如图1所示，所述移动机构200包括沿与旋转机构100的轴向方向相垂直的方向设置的第二导轨204，所述第二导轨204上设置有第二滑块203，所述第二滑块203与所述第一导轨303相连接并位于第一导轨303下方，所述第二导轨204的一端设置有第三电机201，所述第三电机201通过第一联轴器202与第二滑块203相连接，并带动所述第二滑块203沿所述第二导轨204滑动，进而带动所述扫描机构300沿所述第二导轨204滑动，实现了所述扫描机构300另一维度运动，进而通过移动机构200的移动以及滚筒105的转动使得所述扫描机构可以获取被测物表面的纹理数据。此外，所述移动机构的最大行程可以大于等于所述滚筒圆柱面的柱高，这样可以使得扫描机构100可以采集附着于滚筒105上的被测物表面的完整数据。优选的，所述移动机构200的最大行程与滚筒105圆柱面的柱高相等。

如图2所示，所述控制器400包括数据处理模块401和运动控制模块402，所述运动控制模块402分别与扫描机构300、移动机构200以及旋转机构100相连接，并控制所述扫描机构300、移动机构200以及旋转机构100的运动状态。所述数据处理模块401与所述激光位移传感器305相连接，获取所述激光位移传感器305采集的被测物表面的像素信息，并对接收到的像素信息进行处理以得到点云数据，最后再根据所述点云数据生成纹理图片（如图3所示），以得被测物表面的纹理数据。

进一步，当被测物附着在滚筒105上并启动扫描机构300时，运动状态控制模块402控制第二电机201启动并带动工作台301向靠近滚筒105方向运行，并在工作台301运动到最大行程时控制第二电机201关闭；同时控制第一电机106启动带动滚筒105转动，同时监测第一电机106的编码器的零点信号；当零点信息触发时，记录编码器反馈脉冲数量，当反馈脉冲数量达到预先数量时，触发激光位移传感器305采集其聚焦范围内的数据；然后在滚筒105转动预设角度（例如，360度）后，控制移动机构200带动扫描机构300运动预设距离（例如，1mm），并重复执行滚筒105转动以及移动机构200移动的过程直至被测物表面数据被采集完毕。

如图4所示，所述数据处理模块401可以包括接收单元4011、筛选单元4012、拟合单元4013以及生成单元4014；所述接收单元4011用于接收所述扫描机构发送的纹理数据；所述筛选单元4012用于对接收到的纹理数据进行筛选以确定所述纹理数据中的干扰点，并采用线性插值法/抛物线插值获取各干扰点的第一插值点，并采用所述第一插值点替换所述干扰点；所述拟合单元4013用于对筛选后的纹理数据进行拟合，并根据拟合后的纹理数据生成点云数据；所述生成单元4014用于根据所述点云数据生成BMP格式图片以得到被测物的3D纹理图像。

进一步，所述干扰点包括0点和奇异点，对于0点可以采用插值法进行替换，对于奇异点可以采用趋势法进行判断并剔除。所述采用插值法替换0点的具体过程可以为：首先对于对所有相邻点进行一阶求导，并将一阶求导得到一阶导数与预设第一阈值进行比较，选取一阶导数大于预设第一阈值的点，将选取得到的点作为干扰点，再选取与干扰点两端的有效点，对选取的两个有效点进行线性插值以得到第一插值点，并采用所述第一插值点替换干扰点。在实际应用中，在进行一阶求导后，对所有相邻点进行二阶求导，并将二阶求导得到二阶导数与预设第一阈值进行比较，选取二阶导数大于预设第一阈值的点，将选取得到的点作为干扰点，再选取与干扰点两端的有效点，对选取的两个有效点进行抛物线插值以得到第一插值点，并采用所述第一插值点替换干扰点。

例如，在本发明的一个具体实施例中，如图5所示，由于在使用激光位移传感器的过程中，由于传感器内部的特性或者被测物的不规则性，会造成读取的数据中夹杂着纹理深度数值为0的点。而由于被测物的表面的连续性，不可能出现纹理深度数值突变为0的情况，从而将纹理深度数据突变为0的点判定为错误采集的数值。针对纹理深度数据突变为0的点可以通过对一阶求导/二阶求导来确定，而对于纹理深度数据突变为0的点可以采用0点两端的有效数据通过插值得到差值点，并采用差值点取代原来的0点，处理前后的数据如图6所示。

进一步，由于被测物体的反光程度变化或者其他干扰因素，会造成激光位移传感器采集到的数据当中存在若干奇异点，所述奇异点为其所处位置的变化趋势与被测物的表面纹理深度曲线的变化趋势不吻合的数据点。但是，由于被测物表面纹理深度的连续性，需要去除所述奇异点。在本实施例中，采用趋势法进行判断并剔除奇异点，其具体过程可以为对于每个数据点（记为当前数据点）向前选取第一数量的第一数据点并向后选取第二数量的第二数据点，并根据第一数据点及当前数据点确定当前数据段的第一变化趋势，根据第二数据点及第一数据点确定当前数据点的第二变化趋势（相当于整个曲线在当前点的变化趋势）；判断所述第一变化趋势和第二变化趋势是否吻合，如果不吻合则判定当前数据点为奇异点，并将当前数据点舍弃。然后，选取当前数据点两端相邻的数据点，根据选取的两个数据点进行线性插值或者抛物线插值以得到第二插值点，并采用所述第二插值点替换当前数据点。例如，如图7所示，数据点序列为3872的数据点为被测物纹理深度曲线的变化趋势为上升的过程中，的纹理深度下降的数据点，即3872位置的数据点的变化趋势与被测物纹理深度曲线的变化趋势的不吻合，从而判断3872位置的数据点为奇异点。此时，舍弃3872位置的数据点，并利用3872位置的数据点前后两端相邻的数据点进行线性插值或抛物线查找得到第二插值点，并采用第二插值点替换3872位置的数据点，从而去除3872位置的数据点的奇异点，以对被测物纹理深度曲线进行修正，修正后的曲线如图8所示。

进一步，由于激光位移传感器在采集的过程中，可能采集到若干连续数据点的值相同，而当存在若干连续值相同的数据点时，会导致生成的纹理图像存在不均匀区域的问题，从而在采集到数据点的纹理深度后，需要剔除若干连续值相同的数据点。相应的，在去除被测物纹理深度曲线中的0点和奇异点后，还需要检测所述曲线中是否存在深度值相同的若干连续数据点，当存在深度值相同的若干连续数据点时，对若干连续数据点进行修正以使得若干连续数据点的深度值不同，并将修正后的数据点采用ACS文件存储，以得到被测物纹理数据的点云数据。例如，如图9所示，数据点序列为1738、1739、1740、1741和1742位置的数据点的深度值相同，从而对1739、1740及1741位置的数据点进行修正，使得1739、1740及1741位置的数据点的深度值互不相同，并且均与1738和1742位置的深度值不同，修正后的曲线如图10所示。在本实施例中，所述修正可以是对1739、1740及1741位置的数据点的深度值加上不同的修正量，例如，修正量分别为0.005、0.004以及0.003等。

进一步，所述根据所述点云数据生成BMP格式图片以得到被测物的3D纹理图像具体为:首先生成BMP文件的文件头信息，并获取旋转机构旋转一周采集的数据点的个数以及移动机构移动次数，根据所述个数以及次数设置BMP文件的分辨率；再遍历所有点云数据以找到纹理深度的最高位置点和最低位置点；并最低位置点的像素灰度值设置为0，将最高位置点的像素灰度值设置为255；然后根据其他各数据点相对于最高位置点和最低位置点的值，通过线性插值的方法计算各数据点灰度值，最后根据各数据点的灰度值以及各数据点生成BMP灰度图片，从而得到被测物的纹理图片。

综上，所述3D纹理数据采集装置的工作过程可以为：旋转机构、移动机构以及扫描机构初始化以使得三者均处于初始位置，首先将被测物固定于旋转机构的滚筒上，启动第二电机驱动工作台移动至靠近旋转机构的最大行程，启动第三电机驱动扫描机构移动至预设起始位置，在扫描机构移动到预设起始位置后，启动第一电机带动旋转机构旋转并监听第一电机的编码器触发的零点信号，当监听到零点信号时接收编码器的反馈脉冲信号，当反馈脉冲信息达到预设数量时触发工作台上的激光位移传感器采集聚焦位置的纹理深度值并将纹理深度值发送值控制器，并在检测到纹理深度值后将反馈脉冲信息数量归零并继续接收反馈脉冲信号以重复触发激光位移传感器采集聚焦位置的纹理深度值直至检测到旋转机构旋转预设角度（例如，360度），控制移动机构带动扫描机构移动预先距离（例如，1mm），并重复纹理深度采集以及移动机构移动过程直至移动机构移动到结束位置，所述控制器采集到被测物表面纹理深度数据。在获取到纹理深度数据后，对所述纹理深度数据进行零点、奇异点以及连续相同点滤除，对于滤除后的纹理深度数据进行列方向差拟合以得到被测物的ASC点云数据，最后将所述ASC点云数据转换为BMP图片，以得到被测物的灰度纹理图像。

本发明还提供了一种3D纹理数据采集方法，其应用于如上任一所述的3D纹理数据采集装置，如图11所示，所述方法包括：

S10、将被测物附着于旋转机构上，扫描机构向靠近旋转机构的方向运动并达到预设位置后停止；

S20、移动机构与旋转机构保持预设协同运动关系，并通过扫描机构获取被被测物的纹理数据；

S30控制器接收扫描机构获取的纹理数据，并对所述文件数据进行处理以得到3D纹理数据。

所述3D纹理数据采集方法，其中，所述移动机构与旋转机构保持预设协同运动关系，并通过扫描机构获取被测物的纹理数据具体包括：

当扫描机构到达预设位置时，控制旋转机构开始旋转并获取旋转机构的旋转角度；

当旋转机构的旋转角度达到预设角度时，控制所述移动机构移动预设距离；

在扫描机构以及移动机构运动过程中，通过扫描机构获取被测物的纹理数据。

所述3D纹理数据采集方法，其中，所述控制器接收扫描机构获取的纹理数据，并对所述文件数据进行处理以得到3D纹理数据具体包括：

控制器接收所述扫描结构获取的纹理数据，并对接收到的纹理数据进行筛选以确定所述纹理数据中的干扰点，并采用线性插值法/抛物线插值获取各干扰点的第一插值点，并采用所述第一插值点替换所述干扰点；

对筛选后的纹理数据进行拟合，并根据拟合后的纹理数据生成点云数据，以及根据所述点云数据生成BMP图片以得到被测物的3D纹理图像。

所述3D纹理数据采集方法，其中，所述对筛选后的纹理数据进行拟合，并根据拟合后的纹理数据生成点云数据，以及根据所述点云数据生成BMP图片以得到被测物的3D纹理图像具体包括：

对筛选后的纹理数据采用差分拟合方法进行拟合，并将拟合后的纹理数据转换为点云数据；

获取所述点云数据中最高位置和最低位置，并将所在最高位置的像素灰度值设置为255，最低位置的像素灰度值设置为0；

采用线性插值法确定所有点云数据对应的像素灰度值以生成BMP图像。

上述3D纹理数据采集方法的具体过程在上述方法中已经详细说明，在这里就不再一一陈述

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种3D纹理数据采集装置，其特征在于，其包括：

用于放置被测物并带动被测物转动的旋转机构；

用于对被测物进行扫描并得到纹理数据的扫描机构，所述扫描机构与旋转机构之间具有一定距离，并可在与旋转机构的轴向方向相垂直或平行的方向上进行往复移动；

用于带动扫描机构在与旋转机构的轴向方向相平行的方向上进行往复移动的移动机构，所述扫描机构滑动设置于所述移动机构上；

用于对所述旋转机构、扫描机构和移动机构进行控制的控制器，所述控制器接收扫描机构发送的纹理数据，并对所述纹理数据进行处理以得到3D纹理数据；

所述控制器包括：数据处理模块，用于接收所述扫描机构发送的纹理数据，并对所述纹理数据进行处理以得到点云数据，以及根据所述点云数据生成纹理图片；

所述数据处理模块包括：

接收单元，用于接收所述扫描机构发送的纹理数据；

筛选单元，用于对接收到的纹理数据进行筛选以确定所述纹理数据中的干扰点，并采用线性插值法/抛物线插值获取各干扰点的第一插值点，并采用所述第一插值点替换所述干扰点；

拟合单元，用于对筛选后的纹理数据进行拟合，并根据拟合后的纹理数据生成点云数据；

生成单元，用于根据所述点云数据生成BMP格式图片，以得到被测物的3D纹理图像。

2.根据权利要求1所述3D纹理数据采集装置，其特征在于，所述旋转机构包括对称设置的第一支架和第二支架，所述第一支架与第二支架的相对侧分别设置有夹盘，所述第一支架/第二支架远离第二支架/第一支架的一侧设置有第一电机，两个所述夹盘之间悬挂有滚筒，所述滚筒与第一电机相连接并在第一电机带动下转动。

3.根据权利要求1所述3D纹理数据采集装置，其特征在于，所述扫描机构包括沿与旋转机构的轴向方向相垂直的方向设置的第一导轨，设置于所述第一导轨上的工作台，以及设置于第一导轨远离旋转机构端的第二电机，所述工作台与所述第二电机相连接，并在第二电机带动下沿第一导轨往复运动；所述工作台靠近旋转机构的一端设置有激光位移传感器，并通过所述激光位移传感器采集被测物的纹理数据。

4.根据权利要求1所述3D纹理数据采集装置，其特征在于，所述移动机构包括沿与旋转机构的轴向方向相平行的方向设置的第二导轨以及设置于第二导轨一端的第三电机，所述旋转机构设置于所述第二导轨上并与所述第三电机相连接，通过所述第三电机带动其沿第二导轨往复运动。

5.根据权利要求1所述3D纹理数据采集装置，其特征在于，所述控制器包括；

运动控制模块，用于控制所述扫描机构和移动机构的往复运动；以及控制所述旋转机构的旋转。

6.一种3D纹理数据采集方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一所述的3D纹理数据采集装置，所述方法包括：

将被测物附着于旋转机构上，扫描机构向靠近旋转机构的方向运动并达到预设位置后停止；

移动机构与旋转机构保持预设协同运动关系，并通过扫描机构获取被被测物的纹理数据；

控制器接收扫描机构获取的纹理数据，并对所述纹理数据进行处理以得到3D纹理数据；

所述控制器接收扫描机构获取的纹理数据，并对所述纹理数据进行处理以得到3D纹理数据具体包括：

控制器接收所述扫描结构获取的纹理数据，并对接收到的纹理数据进行筛选以确定所述纹理数据中的干扰点，并采用线性插值法/抛物线插值获取各干扰点的第一插值点，并采用所述第一插值点替换所述干扰点；

对筛选后的纹理数据进行拟合，并根据拟合后的纹理数据生成点云数据，以及根据所述点云数据生成BMP图片以得到被测物的3D纹理图像。

7.根据权利要求6所述3D纹理数据采集方法，其特征在于，所述移动机构与旋转机构保持预设协同运动关系，并通过扫描机构获取被测物的纹理数据具体包括：

当扫描机构到达预设位置时，控制旋转机构开始旋转并获取旋转机构的旋转角度；

当旋转机构的旋转角度达到预设角度时，控制所述移动机构移动预设距离；

在扫描机构以及移动机构运动过程中，通过扫描机构获取被测物的纹理数据。

8.根据权利要求6所述3D纹理数据采集方法，其特征在于，所述对筛选后的纹理数据进行拟合，并根据拟合后的纹理数据生成点云数据，以及根据所述点云数据生成BMP图片以得到被测物的3D纹理图像具体包括：

对筛选后的纹理数据采用差分拟合方法进行拟合，并将拟合后的纹理数据转换为点云数据；

获取所述点云数据中最高位置和最低位置，并将所在最高位置的像素灰度值设置为255，最低位置的像素灰度值设置为0；

采用线性插值法确定所有点云数据对应的像素灰度值以生成BMP图像。

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