CN108614277A - 双激光单摄像头三维成像扫描台及扫描、成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于三维扫描台领域，尤其涉及一种双激光单摄像头三维成像扫描台及扫描、成像方法，包括承载转台、联接轨道、扫描设备和计算机终端，扫描设备包括中控机箱、自动升降轨道和设置在自动升降轨道上的扫描盒体，水平设置的联接轨道的两端分别与承载转台和中控机箱相连接，自动升降轨道与中控机箱的上顶面相连接，扫描盒体的中部设置有一台红外CCD及光学镜头和一台可见光CCD及光学镜头，红外CCD及光学镜头的左右两侧各设置有一台激光器，中控机箱的内部设置有控制组件，所述控制组件分别与承载转台、自动升降轨道、红外CCD及光学镜头、可见光CCD及光学镜头、激光器、计算机终端相连接，本装置成像速度快，成像效果好。

Description

双激光单摄像头三维成像扫描台及扫描、成像方法

技术领域

本发明属于三维扫描台领域，尤其涉及一种双激光单摄像头三维成像扫描台及扫描、成像方法。

背景技术

在三维扫描领域，三维扫描设备分为接触式扫描设备和非接触式扫描设备，非接触式扫描设备又分为光栅三维扫描设备和激光扫描设备，其中光栅三维扫描设备包括白光或蓝光类等，激光扫描设备分为激光点扫描类和激光线扫描类。

接触式扫描设备的优点是具有极高的准确性。缺点是扫描速度慢，测量周期长；不提供采集真彩颜色功能；扫描时需和被测物接触，探头易磨损；对操作人员有较高的测量技巧要求；无法对易变形物体测量；价格高等。

光栅扫描设备的优点有体积小，重量轻。缺点是必须在物体上均匀放置标记物，仅适合扫描小型物体，测程短，不能准确采集真彩颜色，扫描数据拼接复杂困难，容错率低，国内没有成熟产品，价格高。

激光点扫描设备的优点是测程较长，扫描范围大。缺点是对中小物体扫描精度低，不能对单物体进行全向扫描，设备维护复杂，价格高。

激光线扫描设备的优点是扫描精度较高，体积小，重量轻，便于和其它机械设备组合使用。缺点是测程短，难以采集真彩颜色，不能对单物体进行全向扫描。

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三维扫描仪和三维扫描方法，能够解决现有三维扫描设备的对物体的全方向扫描、同步真彩取色、操作复杂、数据自动拼接困难的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而发明的一种双激光单摄像头三维成像扫描台及扫描、成像方法。

本发明是这样实现的：一种双激光单摄像头三维成像扫描台，包括承载转台、联接轨道、扫描设备和计算机终端，所述扫描设备包括中控机箱、自动升降轨道和设置在自动升降轨道上的扫描盒体，水平设置的联接轨道的两端分别与承载转台和中控机箱相连接，承载转台的旋转轴向垂直于联接导轨的上表面，自动升降轨道与中控机箱的上顶面相连接，其特征在于：所述扫描盒体的中部设置有一台红外CCD及光学镜头和一台可见光CCD及光学镜头，红外CCD及光学镜头和可见光CCD及光学镜头呈上下位布置，红外CCD及光学镜头的左右两侧的扫描盒体上分别设置有一台激光器，中控机箱的内部设置有控制组件，所述控制组件分别与承载转台、自动升降轨道、红外CCD及光学镜头、可见光CCD 及光学镜头、激光器、计算机终端相连接。

所述的控制组件包括总控板、左侧激光器驱动模块、右侧激光器驱动模块、可见光CCD采集模块、红外CCD采集模块、左侧激光器驱动模块、承载转台控制模块、自动升降轨道控制模块、供电模块和数据传输接口，所述左侧激光器驱动模块、右侧激光器驱动模块、可见光CCD采集模块、红外CCD采集模块、左侧激光器驱动模块、承载转台控制模块、自动升降轨道控制模块、供电模块、数据传输接口均与总控板相连接。

系统安装时，只需要将承载转台和扫描设备分别于联接轨道对接，联接轨道机械卡槽将会提供两者中心线对准的准线位置。加电启动后，将被测目标物体放置在承载转台中心位置，承载转台带动被测量目标物体转动。扫描设备中的自动升降轨道带动扫描盒体升降，调整使扫描盒体中红外CCD及光学镜头和可见光CCD及光学镜头对准目标物体。

一种双激光单摄像头三维成像扫描台的扫描、成像方法，其特征在于，

包括以下步骤：

步骤1)光斑中心快速提取算法

扫描盒体左右两侧分别设置有一个激光器，两侧激光器的分别向承载转台上目标物体表面发射激光，在目标物体表面形成光斑，红外CCD对其成像，采用光斑中心快速提取算法进行光斑提取，以左侧光斑为例，算法包括以下步骤：

a.目标物体材料不同，光斑大小灰度也不同，以实测环境条件为依据，在计算机终端中的程序中设定光斑灰度值δ为基础阈值，将连续个数超过m的、大于δ值的像素区域定为光斑中心的粗范围，其中，根据激光器在各类目标物体表面产生的光斑大小不同，以像素灰度值不小于δ的连续个数的最大值定为 m，m不能小于3，或者采用通用方法公式：m＝3+256/(δ+1)；

b.计算机终端中的程序对粗区域内的像素值进行n×n范围的高斯变化；

c.找到粗范围内灰度值最大的像素位置P；

d.通过自适应光斑灰度值的选取光斑精细范围的方法，在以P位置为中心的两侧得到精细范围半长，公式如下：

其中m₀为基础区域范围(根据不同材质颜色的目标物体设定不同的m₀，通常情况m₀不小于1)，g为灰度值，m为粗区域范围，m₁为精细范围；

e.对精细范围内的所有像素求取像素灰度重心，得到光斑中心的位置坐标，公式如下：

步骤2)成像算法

扫描盒体左右两侧分别设置有一个激光器，两侧激光器的分别向承载转台上目标物体表面发射激光，在目标物体表面形成光斑，以左侧激光器光路计算为例，激光照射目标物体，光斑点为目标物体表面点B，B点水平坐标为(x,z)，三维坐标则是(x,h,z)，k为左侧激光器中心与红外CCD及光学镜头中心的距离， d为红外CCD及光学镜头中心到A点的距离，根据公式组：

其中，f为红外CCD及光学镜头的焦距，i为光斑在红外CCD及光学镜头上的成像中心与红外CCD及光学镜头中心的距离，p是红外CCD及光学镜头的像素尺寸，n左半区光斑中心像素间隔量；最后求得B点水平坐标(x,z)的值，即该点的静态三维坐标值，h值可以根据光斑中心像素的纵向排序和像素尺寸得到；因为目标物体在承载转台上是以R(r_x r_h r_z)点为圆心做匀速转动，所以需要通过空间平移矩阵求得相对于圆心的静态坐标，通过下式：

目标物体是以角速度进行转动，通过下式：

经过两次矩阵转换得到转动后的三维坐标值，计算机终端中的程序对左侧激光器的光斑中心像素序列分别计算得到该帧光斑的三维云点序列。右侧激光器光斑三维云点序列同理得到。

步骤3)真彩取色算法

在红外相机进行光斑采集的同时，通过彩色相机进行全画幅的颜色采集，并存储该帧的RGB颜色数据为集合C。在提取出光斑中心二维坐标后，依据该位置数据在集合C中找到匹配的像素颜色，并与产生的三维坐标值匹配得到带有三维坐标和RGB颜色信息的数据。

具体方法如下：

设提取的光斑中心二维坐标是(x₁,y₁)，光斑的三维坐标是(x,h,z)，h₀为两相机之间的垂直方向轴距，y₂为彩色相机的纵向坐标量，根据以下公式得到彩色相机的取色坐标(x₂,y₂)。

y₂＝(h₀+h)*h₁/h

x₂＝x₁

在大多数情况下像素位置不能被整除，可以根据线形变化方法对像素坐标和颜色取值。

步骤4)拟合算法

在得到带有坐标和RGB颜色信息的三维数据集合后，对该数据集合按左右半区进行存储，采用以其中一侧为主，另一侧与之匹配的拟合算法得到最终拟合云点。

在实际扫描过程中，目标物体将进行逆时针旋转，激光器与红外CCD及光学镜头固定同一水平高度保持不变，为了方便说明算法，将这一扫描过程同等转化为目标物体固定，激光器与CCD及光学镜头顺时针旋转；

右侧激光器发射的激光照射到B点时的位置，根据三角几何关系得到右侧激光需要转动的角度θ，红外CCD及光学镜头在采集时，计算机终端中的程序分别记录左右光斑的批次，以左侧光斑为基础，根据批次和目标转动角速度得到右侧光斑点集序列的对应角度值，依据条件公式：

计算机终端中的程序找到右侧点集序列中两个批次T1、T2匹配的角度值θ₁、θ₂，寻找条件是，通过下列拟合原则取值：

1.T1、T2采样点存在的情况下，如果T1、T2采样点间距在目标物体的曲面变化最大阈值范围内，采用角度差比例方法计算拟合值，公式如下：

其中v₁、v₂分别为两个批次采样点的三维坐标，v_r是右侧的点三维坐标；

2.T1、T2采样点存在的情况下，如果T1、T2采样点间距超过目标物体的曲面变化最大阈值，则查看T1、T2采样点是否在相邻批次存在并符合要求，如果某一个不符合，则将其点坐标值赋0值，调入上式；

3.如T1、T2采样点某一个不存在，则将其点坐标值赋0值，调入上式；

4.如T1、T2采样点均不存在，则v_r＝0；

在求得右侧点坐标后，通过均值方法可以得到拟合后的点坐标，公式如下：

其中v是拟合后的点坐标，v₁是左侧光斑坐标点的坐标；如果v 值为零，说明该点未能采集，定为空点。

更进一步优化，左右两路激光分别在红外CCD及光学镜头的左右半区成像，使得一次图像可以得到N次光斑，N不小于2。

本发明具有以下优点：

本装置的工作过程如下，加电启动后，将被测目标物体放置在承载平台中心位置，承载平台的底设置有步进电机，步进电机带动承载平台做匀速圆周转动，承载平台进而带动被测量目标物体转动。扫描设备中的自动升降轨道带动扫描盒体升降到合适的位置，自动升降轨道内部设置有步进电机和滚珠丝杠，滚珠丝杠的两端分别与步进电机和扫描盒相连接，自动升降轨道调整使扫描盒体中红外CCD及光学镜头和可见光CCD及光学镜头对准目标物体。

扫描启动后，左右两侧的激光器分别向目标物体发射激光，根据精度需求的不同，计算机终端调整红外CCD及光学镜头和可见光CCD及光学镜头的曝光时间，使承载台旋转速度对应匹配。计算机终端控制承载台转动，每完成一定角度间隔时记录角度信息，同时控制可见光CCD及光学镜头采集一帧二维光斑图像，并通过图像处理方法提取光斑中心二维坐标序列，依据三角测距原理、几何光学计算方法对光斑的位置坐标进行计算，得到三维距离信息，再通过对三维数据量进行三维位置在水平方向旋转变换对应的角度量，最终得到扫描时刻的三维坐标。控制可见光CCD及光学镜头采集一帧二维彩色图像，并提取与坐标序列匹配的颜色数据序列。将两批数据以时间标记组合得到实时性的彩色结构三维云点坐标集合。计算机终端的软件系统控制整个扫描过程，云点集合能够实时动态显示，实时延迟不超过10毫秒。数据采集完过程中，云数据集合会根据时间自动拼接，数据采集完毕后，根据需要对云点数据集合保存，并能够生成网格、三角面、曲面等多种三维数据模型。

本装置中包括两个激光器，通过左右两个激光器在可见光CCD及光学镜头的左右视场半区分别成像，两侧光斑互不干扰，使得对每一帧图像数据都能得到两批扫描结果。扫描、成像方式的过程包括左右光斑同时提取过程和左右云点拟合过程。

左右光斑提取过程是对左右光斑分别进行图像处理，提取光斑二维坐标信息，经过二维三维转换得到每一帧的左右三维坐标点序列，扫描完成将得到左右两个三维云点点集。

左右云点拟合过程是对以一侧点集为初始拟合点，在另一侧寻找与之匹配度最好的点序列拟合的遍历过程，遍历完成时将会使两个云点点集合为一个云点点集结果，即扫描结果。

上述扫描、成像方式能够快速准确的提取目标形状信息；能够合理的确定红外相机和彩色相机的匹配关系和数据处理时间，同步提取匹配的颜色信息；能够在单帧图像中获得双倍的成像数据和颜色数据，极大的增加了数据采集量；能够对云数据再次拟合检验，使精度大幅提高，能够对激光照射目标时存在的遮挡情况大幅改善。

研发的目标式全向激光三维扫描台的优势包括：能够适用于多数物体的扫描；能够在无人操作时对物体进行360°水平方位的全角度扫描；能够在进行三维结构云点采集的同时，同步采集云点的真彩颜色数据；扫描过程全程软件自动控制，无需人工干预和其它标记物类辅助设备；扫描结果数据自动拼接，结构、色彩数据自动匹配；软件自主开发，不采用任何第三方插件和功能模块。

附图说明

图1为本发明双激光单摄像头三维成像扫描台的结构示意图。

图2为本发明中控机箱内部的电路框图。

图3为本发明中扫描、成像方法示意图。

具体事实方式

实施例1：

如图1和图2所示，一种双激光单摄像头三维成像扫描台，包括承载转台1、联接轨道2、扫描设备和计算机终端，所述的承载转台1包括底部的转台1-1和上部的旋转托盘1-2，转台1-1和旋转托盘1-2之间不固定连接，转台1-1的内设置有步进电机，步进电机带动旋转托盘1-2作转动。

所述扫描设备包括中控机箱3、自动升降轨道4和设置在自动升降轨道上的扫描盒体5，水平设置的联接轨道2的两端分别与承载转台1和中控机箱3相连接，承载转台1上的旋转托盘1-2的旋转轴向垂直于联接导轨2的上表面，自动升降轨道4与中控机箱3的上顶面相连接，所述扫描盒体3的中部设置有一台红外CCD及光学镜头6和一台可见光CCD及光学镜头7，红外CCD及光学镜头 6和可见光CCD及光学镜头7呈上下位布置，红外CCD及光学镜头6的左右两侧的扫描盒体上分别设置有一台激光器8，中控机箱3的内部设置有控制组件，所述控制组件分别与承载转台1、自动升降轨道4、红外CCD及光学镜6、可见光 CCD及光学镜头7、激光器8、计算机终端相连接。其中承载转台1的型号为台湾精工HR-85，步进电机的型号为鸣志AM23HS2449-01，自动升降轨道4的型号为威洛博VT4-L2-C-S80-BC-Z57-C3，在工作场地工作时，将上述部件进行组装即可。

所述的控制组件包括总控板、左侧激光器驱动模块、右侧激光器驱动模块、可见光CCD采集模块、红外CCD采集模块、左侧激光器驱动模块、承载转台控制模块、自动升降轨道控制模块、供电模块和数据传输接口，所述左侧激光器驱动模块、右侧激光器驱动模块、可见光CCD采集模块、红外CCD采集模块、左侧激光器驱动模块、承载转台控制模块、自动升降轨道控制模块、供电模块、数据传输接口均与总控板相连接。左侧激光器驱动模块和右侧激光器驱动模块分别用以驱动左右两端的两个激光器的发射工作，可见光CCD采集模块和红外 CCD采集模块分别用以控制红外CCD及光学镜头和可见光CCD及光学镜头的调焦、成像和采集工作。承载转台控制模块、自动升降轨道控制模块分别驱动承载转台和自动升降轨道运动，数据传输接口用以保证控制组件和计算机终端的通讯。

一种双激光单摄像头三维成像扫描台的扫描、成像方法，在使用上述方法时，装置满足如下条件：

1.目标的最大距离两点水平距离不超过最远测程和最近测程间距离；

2.左右两侧激光光线和红外CCD及光学镜头垂直方向保持平行；

3.左右两侧激光光路分别向红外CCD及光学镜头方向偏转，水平方向相交；

4.交汇点位置应远于或等于最远测程位置。

如图3所示，设定坐标系我右手坐标系，原点坐标以激光光路交汇点A为原点，也可以以旋转中心R或其它点为准，只需要最后结果进行必要的坐标平移即可。

红外CCD及光学镜头指向的方向为X轴方向，设定水平高度为h；Far线为红外CCD及光学镜头最远测程，Near线为红外CCD及光学镜头最近测程，左右两侧激光器光路在Far线处相交；Image线为红外CCD及光学镜头的成像位置，左右激光器位置及角度设定为对称，此处设置为对称设置只为计算方便，也可以不对称设置。

一种双激光单摄像头三维成像扫描台的扫描、成像方法，包括以下步骤：

步骤1)光斑中心快速算法

扫描盒体左右两侧分别设置有一个激光器，两侧激光器的分别向承载转台上目标物体表面发射激光，在目标物体表面形成光斑，其中目标物体左侧光斑光斑中心算法包括以下步骤：

a.目标物体材料不同，光斑大小灰度也不同，以实测环境条件为依据，在计算机终端中的程序中设定光斑灰度值δ为基础阈值，将连续个数超过m的、大于δ值的像素区域定为光斑中心的粗范围，其中，根据激光器在各类目标物体表面产生的光斑大小不同，以像素灰度值不小于δ的连续个数的最大值定为 m，m不能小于3，如果材料很多，光斑大小变化多，就采用公式方法，公式如下：m＝3+256/(δ+1)；

b.计算机终端中的程序对粗区域内的像素值进行n×n范围的高斯变化；

c.找到粗范围内灰度值最大的像素位置P；

d.通过自适应光斑灰度值的选取光斑精细范围的方法，在以P位置为中心的两侧得到精细范围半长，公式如下：

其中m₀为基础区域范围，g为灰度值，m为粗区域范围，m₁为精细范围；其中m₀根据不同材质颜色的目标物体设定不同的m₀，m₀不小于1；

e.对精细范围内的所有像素求取像素灰度重心，得到光斑中心的位置坐标，公式如下：

步骤2)成像算法

扫描盒体左右两侧分别设置有一个激光器，两侧激光器的分别向承载转台上目标物体表面发射激光，在目标物体表面形成光斑，以左侧激光器光路计算为例，激光照射目标物体，光斑点为目标物体表面点B，B点水平坐标为(x,z)，三维坐标则是(x,h,z)，k为左侧激光器中心与红外CCD及光学镜头中心的距离， d为红外CCD及光学镜头中心到A点的距离，根据公式组：

其中，f为红外CCD及光学镜头的焦距，i为光斑在红外CCD及光学镜头上的成像中心与红外CCD及光学镜头中心的距离，p是红外CCD及光学镜头的像素尺寸，n左半区光斑中心像素间隔量；最后求得B点水平坐标(x,z)的值，即该点的静态三维坐标值；因为目标物体在承载转台上是以R(r_x r_h r_z)点为圆心做匀速转动，所以需要通过空间平移矩阵求得相对于圆心的静态坐标，h值根据光斑中心像素的纵向排序和像素尺寸得到，通过下式：

目标物体是以角速度进行转动，通过下式：

经过两次矩阵转换得到转动后的三维坐标值，计算机终端中的程序对左侧激光器的光斑中心像素序列分别计算得到该帧光斑的三维云点序列。右侧激光器光斑三维云点序列同理得到。

步骤3)真彩取色算法

在红外CCD及光学镜头进行光斑采集的同时，通过可见光CCD及光学镜头对目标物体进行全画幅的颜色采集，存储该帧的RGB颜色数据为集合C；在提取出光斑中心二维坐标后，依据该位置数据在集合C中找到匹配的像素颜色，并与产生的三维坐标值匹配得到带有三维坐标和RGB颜色信息的数据；

提取的光斑中心二维坐标是(x₁,y₁)，光斑的三维坐标是(x,h,z)，h₀为红外 CCD及光学镜头和可见光CCD及光学镜头之间的垂直方向轴距，y₂为可见光CCD 及光学镜头的纵向坐标量，根据以下公式得到可见光CCD及光学镜头的取色坐标(x₂,y₂)，

其中y₂＝(h₀+h)*h₁/h，x₂＝x₁。

步骤4)拟合算法

在实际扫描过程中，目标物体将进行逆时针旋转，激光器与红外CCD及光学镜头固定同一水平高度保持不变，为了方便说明算法，将这一扫描过程同等转化为目标物体固定，激光器与CCD及光学镜头顺时针旋转；

右侧激光器发射的激光照射到B点时的位置，根据三角几何关系得到右侧激光需要转动的角度θ，αβ公式入下：

红外CCD及光学镜头在采集时，计算机终端中的程序分别记录左右光斑的批次，以左侧光斑为基础，根据批次和目标转动角速度得到右侧光斑点集序列的对应角度值，依据条件公式：

计算机终端中的程序找到右侧点集序列中两个批次T1、T2匹配的角度值θ₁、θ₂，寻找条件是，通过下列拟合原则取值：

1.T1、T2采样点存在的情况下，如果T1、T2采样点间距在目标物体的曲面变化最大阈值范围内，采用角度差比例方法计算拟合值，公式如下：

其中v₁、v₂分别为两个批次采样点的三维坐标，v_r是右侧的点三维坐标；

2.T1、T2采样点存在的情况下，如果T1、T2采样点间距超过目标物体的曲面变化最大阈值，则查看T1、T2采样点是否在相邻批次存在并符合要求，如果某一个不符合，则将其点坐标值赋0值，调入上式；

3.如T1、T2采样点某一个不存在，则将其点坐标值赋0值，调入上式；

4.如T1、T2采样点均不存在，则v_r＝0；

在求得右侧点坐标后，通过均值方法可以得到拟合后的点坐标，公式如下：

其中v是拟合后的点坐标，v₁是左侧光斑坐标点的坐标；如果v 值为零，说明该点未能采集，定为空点。

对所公开实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或者使用本装置。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (4)

1.一种双激光单摄像头三维成像扫描台，包括承载转台、联接轨道、扫描设备和计算机终端，所述扫描设备包括中控机箱、自动升降轨道和设置在自动升降轨道上的扫描盒体，水平设置的联接轨道的两端分别与承载转台和中控机箱相连接，承载转台的旋转轴向垂直于联接导轨的上表面，自动升降轨道与中控机箱的上顶面相连接，其特征在于：所述扫描盒体的中部设置有一台红外CCD及光学镜头和一台可见光CCD及光学镜头，红外CCD及光学镜头和可见光CCD及光学镜头呈上下位布置，红外CCD及光学镜头的左右两侧的扫描盒体上分别设置有一台激光器，中控机箱的内部设置有控制组件，所述控制组件分别与承载转台、自动升降轨道、红外CCD及光学镜头、可见光CCD及光学镜头、激光器、计算机终端相连接。

2.根据权利要求1所述的双激光单摄像头三维成像扫描台，其特征在于：所述的控制组件包括总控板、左侧激光器驱动模块、右侧激光器驱动模块、可见光CCD采集模块、红外CCD采集模块、左侧激光器驱动模块、承载转台控制模块、自动升降轨道控制模块、供电模块和数据传输接口，所述左侧激光器驱动模块、右侧激光器驱动模块、可见光CCD采集模块、红外CCD采集模块、左侧激光器驱动模块、承载转台控制模块、自动升降轨道控制模块、供电模块、数据传输接口均与总控板相连接。

3.一种根据权利要求1所述双激光单摄像头三维成像扫描台的扫描、成像方法，其特征在于，

包括以下步骤：

步骤1)光斑中心快速提取算法

扫描盒体左右两侧分别设置有一个激光器，两侧激光器的分别向承载转台上目标物体表面发射激光，在目标物体表面形成光斑，红外CCD及光学镜头其成像，采用光斑中心快速提取算法进行光斑提取，其中目标物体左侧光斑光斑中心算法包括以下步骤：

a.目标物体材料不同，光斑大小灰度也不同，以实测环境条件为依据，在计算机终端中的程序中设定光斑灰度值δ为基础阈值，将连续个数超过m的、大于δ值的像素区域定为光斑中心的粗范围，其中，根据激光器在各类目标物体表面产生的光斑大小不同，以像素灰度值不小于δ的连续个数的最大值定为m，m不能小于3，或者采用通用方法公式：m＝3+256/(δ+1)；

b.计算机终端中的程序对粗区域内的像素值进行n×n范围的高斯变化；

c.找到粗范围内灰度值最大的像素位置P；

d.通过自适应光斑灰度值的选取光斑精细范围的方法，在以P位置为中心的两侧得到精细范围半长，公式如下：

其中m₀为基础区域范围，g为灰度值，m为粗区域范围，m₁为精细范围；其中m₀根据不同材质颜色的目标物体设定不同的m₀，m₀不小于1；

e.对精细范围内的所有像素求取像素灰度重心，得到光斑中心的位置坐标，公式如下：

步骤2)成像算法

扫描盒体左右两侧分别设置有一个激光器，两侧激光器的分别向承载转台上目标物体表面发射激光，在目标物体表面形成光斑，以左侧激光器光路计算为例，激光照射目标物体，光斑点为目标物体表面点B，B点水平坐标为(x,z)，三维坐标则是(x,h,z)，k为左侧激光器中心与红外CCD及光学镜头中心的距离，d为红外CCD及光学镜头中心到A点的距离，根据公式组：

其中，f为红外CCD及光学镜头的焦距，i为光斑在红外CCD及光学镜头上的成像中心与红外CCD及光学镜头中心的距离，p是红外CCD及光学镜头的像素尺寸，n左半区光斑中心像素间隔量；最后求得B点水平坐标(x,z)的值，即该点的静态三维坐标值；因为目标物体在承载转台上是以R(r_x r_h r_z)点为圆心做匀速转动，所以需要通过空间平移矩阵求得相对于圆心的静态坐标，h值根据光斑中心像素的纵向排序和像素尺寸得到，通过下式：

目标物体是以角速度进行转动，通过下式：

经过两次矩阵转换得到转动后的三维坐标值，计算机终端中的程序对左侧激光器的光斑中心像素序列分别计算得到该帧光斑的三维云点序列。右侧激光器光斑三维云点序列同理得到；

步骤3)真彩取色算法

在红外CCD及光学镜头进行光斑采集的同时，通过可见光CCD及光学镜头对目标物体进行全画幅的颜色采集，存储该帧的RGB颜色数据为集合C；在提取出光斑中心二维坐标后，依据该位置数据在集合C中找到匹配的像素颜色，并与产生的三维坐标值匹配得到带有三维坐标和RGB颜色信息的数据；

提取的光斑中心二维坐标是(x₁,y₁)，光斑的三维坐标是(x,h,z)，h₀为红外CCD及光学镜头和可见光CCD及光学镜头之间的垂直方向轴距，y₂为可见光CCD及光学镜头的纵向坐标量，根据以下公式得到可见光CCD及光学镜头的取色坐标(x₂,y₂)，

其中y₂＝(h₀+h)*h₁/h，x₂＝x₁；

步骤4)拟合算法

在得到带有坐标和RGB颜色信息的三维数据集合后，对该数据集合按左右半区分别进行存储，采用以其中一侧半区数据为主，另一侧半区的数据与之匹配的拟合算法得到最终拟合云点；

在实际扫描过程中，目标物体将进行逆时针旋转，激光器与红外CCD及光学镜头固定同一水平高度保持不变，为了方便说明算法，将这一扫描过程同等转化为目标物体固定，激光器与CCD及光学镜头顺时针旋转；

右侧激光器发射的激光照射到B点时的位置，根据三角几何关系得到右侧激光需要转动的角度θ，红外CCD及光学镜头在采集时，计算机终端中的程序分别记录左右光斑的批次，以左侧光斑为基础，根据批次和目标转动角速度得到右侧光斑点集序列的对应角度值，依据条件公式：

计算机终端中的程序找到右侧点集序列中两个批次T1、T2匹配的角度值θ₁、θ₂，寻找条件是，通过下列拟合原则取值：

1.T1、T2采样点存在的情况下，如果T1、T2采样点间距在目标物体的曲面变化最大阈值范围内，采用角度差比例方法计算拟合值，公式如下：

其中v₁、v₂分别为两个批次采样点的三维坐标，v_r是右侧的点三维坐标；

2.T1、T2采样点存在的情况下，如果T1、T2采样点间距超过目标物体的曲面变化最大阈值，则查看T1、T2采样点是否在相邻批次存在并符合要求，如果某一个不符合，则将其点坐标值赋0值，调入上式；

3.如T1、T2采样点某一个不存在，则将其点坐标值赋0值，调入上式；

4.如T1、T2采样点均不存在，则v_r＝0；

在求得右侧点坐标后，通过均值方法可以得到拟合后的点坐标，公式如下：

其中v是拟合后的点坐标，v₁是左侧光斑坐标点的坐标；如果v值为零，说明该点未能采集，定为空点。

4.根据权利要求3所述双激光单摄像头三维成像扫描台的扫描、成像方法，其特征在于，左右两路激光分别在红外CCD及光学镜头的左右半区成像，使得一次图像可以得到N次光斑，N不小于2。