CN109584352A - 三维扫描的图像获取、处理方法、装置以及三维扫描设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三维扫描的图像获取、处理方法、装置以及三维扫描设备。其中，该三维扫描的图像处理方法包括：同步获取投影在被测物体上的第一波长光的投影图案以及第二波长光的照明图像，获取投射所述被测物体的彩色纹理图像。通过本发明，解决了相关技术中三维重建数据与彩色纹理图之间的时间差和位置差而导致纹理错位的问题，进而达到了纹理贴图的准确性高，生产成本低，耗费时间少的效果。

Description

三维扫描的图像获取、处理方法、装置以及三维扫描设备
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种三维扫描的图像获取、处理方法、装置以及三维扫描设备。
背景技术
目前市面上已出现较多动态三维扫描仪，可以实时进行三维扫描获取物体的表面三维形貌，如果在三维数据表面贴上物体本身的纹理会提升显示效果，因此需要在扫描当前视角三维数据的时候获取当前视角的纹理图片来实时贴图。动态三维扫描仪较多采用的结构光三角成像原理，需要在物体表面投射结构光图案以进行三维重建，而纹理图一般在重建图的前一时刻和位置或后一时刻和位置来进行采集，因此必然会存在重建图和纹理图之间的时间差和位置差。市面上已有的产品会采取很多种方法来解决该问题，比如：提高相机的采集帧率以减少时间差和位置差，或者，采用前后帧纹理图差值的方式来估计等等。然而申请人发现，上述市面上已有的产品由于需要较高的采集帧率获取用前后帧纹理图差值的方式来估计的方式来实现，因此不仅实际生产成本很高，同时估计的方式存在很大的误差，因此纹理贴图的准确性还是会受到影响。
发明内容
本发明实施例提供了一种三维扫描的图像获取、处理方法、装置以及三维扫描设备，以至少解决相关技术中在三维扫描中减少重建图和纹理图之间的时间差和位置差过程当中生产成本很高、纹理贴图的准确性低，以及耗费大量时间等问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种三维扫描的图像处理方法，包括：同步获取投影在被测物体上的第一波长光的投影图案以及在第二波长光的照明图像；获取投射所述被测物体的彩色纹理图像。
可选地，在使用相同的投影方式投影所述被测物体时，所述投影图案与所述照明图像的位置重合；或，在使用不同的投影方式投影所述被测物体时，所述投影图案与所述照明图像的位置关系根据所述投影图案的采集设备和所述照明图像的采集设备的位置关系确定。
可选地，所述彩色纹理图像通过触发白光在所述被测物体上进行投射获取。
可选地，所述照明图像为用于反映所述被测物体的纹理的图像。
可选地，所述第一波长光与所述第二波长光为在波长上互不干扰的波长光。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种三维扫描的图像处理方法，包括：确定彩色纹理图像与照明图像的图像关系；根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建；其中，所述投影图案是通过在被测物体上投影第一波长光获取的，照明图像是在被测物体上的投影第二波长光与所述投影图案同步获取的；彩色纹理图像是在被测物体上的投影获取的。
可选地，所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系至少通过以下其中之一的方式确定：对所述彩色纹理图像与所述照明图像使用sift或surf 特征提取点匹配，或，对所述彩色纹理图像与所述照明图像进行光流跟踪算法处理。
可选地，所述图像关系至少包括其中之一：所述彩色纹理图像与所述照明图像的转换关系，以及所述彩色纹理图像与所述照明图像的映射关系。
可选地，所述投影图案，所述照明图像以及所述彩色纹理图像通过以下方式获取：将在投影后的图像输入到一个或者多个彩色CCD芯片当中；接收所述一个或者多个彩色CCD芯片处理后的图像
根据本发明的另一个实施例，提供了一种三维扫描的图像获取装置，包括：第一图像获取模块，同步获取投影在被测物体上的第一波长光的投影图案以及第二波长光的照明图像；第二图像获取模块，获取投射所述被测物体的彩色纹理图像。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种三维扫描的图像处理装置，包括：图像处理模块，确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；重建模块，根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建；其中，所述投影图案是通过在被测物体上投影第一波长光获取的，照明图像是在被测物体上的投影第二波长光与所述投影图案同步获取的；彩色纹理图像是在被测物体上的投影获取的。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种三维扫描设备，包括：时序控制电路，投影光学系统，辅助光学系统，照明光学系统，图像采集光学系统，其中，所述投影光学系统，所述辅助光学系统以及所述照明光学系统中均包括：投影设备，所述投影设备用于投射光；所述图像采集光学系统用于采集所述投影光学系统，辅助光学系统以及照明光学系统投影到被测物体的图像；所述时序控制电路与所述图像采集光学系统、所述投影光学系统辅助光学系统以及所述照明光学系统连接，用于对所述图像采集光学系统、所述投影光学系统，所述辅助光学系统以及所述照明光学系统进行时序控制。
可选地，所述时序控制电路判断达到第一时刻时，触发所述投影光学系统将第一波长光的图案投影到被测物体上，以及触发所述辅助光学系统将第二波长光同时投影到被测物体上，并通过所述图像采集光学系统获取所述第一波长光的投影图案以及所述第二波长光的照明图像；当所述时序控制电路判断达到第二时刻时，触发照明光学系统在所述被测物体上进行投射，并通过所述图像采集光学系统取彩色纹理图像。
可选地，所述三维扫描设备与图像处理器连接，或，所述三维扫描设备包括所述图像处理器，其中，所述图像处理器收集所述投影图案、照明图像以及所述彩色纹理图像；确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；并根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建。
可选地，所述投影设备包括：投影框体以及与所述投影框体连接的投影镜头，其中，所述投影框体包括：位于所述投影框体中远离所述投影镜头一端设置的光源；位于所述投影框体并设置在所述光源与所述投影镜头之间的光阑；其中，所述光源与所述投影镜头同轴设置。
可选地，所述投影光学系统，所述辅助光学系统以及所述照明光学系统中，至少所述投影光学系统的投影设备设有投影图案掩模，所述投影图案掩模位于所述光阑与所述投影镜头之间。
可选地，所述投影框体还包括：位于所述投影框体中远离所述投影镜头一端设置的聚光镜，用于对所述光源进行聚光；位于所述光源与所述光阑之间设置的隔热玻璃，用于防止所述光源产生的热量扩散。
可选地，所述辅助光学系统和/或所述照明光学系统为LED。
可选地，所述辅助光学系统和所述照明光学系统为同一光学系统。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本发明，在三维重建当中通过在相同时间和相同位置增加一辅助的光源，并利用该辅助光源的投影与彩色问题图相匹配。因此可以解决相关技术中三维重建数据与彩色纹理图之间的时间差和位置差而导致纹理错位的问题，从而达到减少三维重建数据与彩色纹理图之间的时间差和位置差，同时纹理贴图的准确性高，生产成本低，耗费时间少的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的一种图像处理方法的移动终端的硬件结构框图；
图2是根据本发明实施例的一种图像获取方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的一种图像处理方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的一种图像获取装置的结构框图；
图5是根据本发明实施例的一种图像处理装置的结构框图；
图6是根据本发明实施例的一种三维扫描设备的结构原理图；
图7是根据本发明实施例的另一种三维扫描设备的结构框图；
图8是根据本发明实施例的再一种三维扫描设备的结构框图；
图9是根据本发明实施例的一种三维扫描设备的结构原理图；
图10是根据本发明实施例的一种投影设备的结构原理图；
图11是根据本发明实施例的另一种投影设备的结构原理图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例1
本申请实施例一所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种三维扫描的图像获取方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端10可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102 (处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA 等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的三维扫描的图像获取方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为 NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
在本实施例中提供了一种运行于图1的图像获取方法，图2是根据本发明实施例的一种三维扫描的图像获取方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
步骤S202，同步获取投影在被测物体上的第一波长光的投影图案以及第二波长光的照明图像；
可选地，同步获取是指在同一个时刻，获取所述投影图案以及所述照明图像。
可选地，所述照明图像为用于反映所述被测物体的纹理的图像。
需要说明的是，在本实施例所述的照明图像能够在第二波长光下反映出投影物体的纹理，但不能反映投影物体的真实色彩。
可选地，上述提及的第一波长光与第二波长光是互不干扰的波长光。
具体地，第一波长光与第二波长光可以是单色光，例如，第一波长光是蓝光，第二波长光是红光。此外，混合光也在本实施例的保护范围之内，至少保证混合光与另一中波长光能够互不干扰，即在本实施例的保护范围之内。
可选地，获取所述投影图案以及所述第二波长光的照明图像，包括：获取所述投影图案以及所述第二波长光的照明图像，包括：通过第一波长光对应的第一通道以及第二波长光对应的第二通道将获取到的所述投影图案和所述照明图像进行区分。
例如，以第一波长光是蓝光，第二波长光是红光为例。在将第一波长光的图案和第二波长光同时投影到被测物体上后，获取到了混合有第一波长光的投影图案以及所述第二波长光的照明图像的混合图像，为了甄别两个图像，将混合图像分别输入到波长为760-622nm的颜色信道和 450-435nm的颜色信道当中。对于投影图案，由于其是经过第一波长光的图案投影到被测物体上获得的，因此，只有输入到450-435nm的颜色信道后，才能够获取到该投影图案，而在760-622nm的颜色信道中会被过滤掉。同理，对于照明图像由于其是经过第二波长光的图案投影到被测物体上获得的，因此，只有输入到760-622nm的颜色信道后，才能够获取到该投影图案，而在450-435nm的颜色信道中会被过滤掉。
可选地，同步获取投影在所述被测物体上的所述投影图案以及所述照明图像，包括：所述投影图案与所述照明图像的位置重合；或，所述投影图案与所述照明图像的位置关系根据所述投影图案的投影设备和所述照明图像的投影设备的位置关系确定。
具体地，如果使用同一个采集设备对所述投影图案以及所述照明图像进行采集时，二者之间的位置关系是相同的。但是如果使用不同的采集设备进行图像采集的话，由于采集设备之间的接收角度不同，因此，此时的述投影图案以及所述照明图像的位置关系势必是不同的。在这种情况下，需要预先确定两个采集装置的位置的关系，以确定投影图案和照明图像的位置关系。
具体地，如果二者之间的位置关系是相同时，则需要通过第一波长光对应的第一通道以及第二波长光对应的第二通道将所述投影图案和所述照明图像进行区分。
步骤S204，获取投射所述被测物体的彩色纹理图像。
可选地，所述彩色纹理图像通过触发白光在所述被测物体上进行投射获取。
需要说明的是，触发执行步骤S204的时间要晚于步骤S202的时间。
可选地，所述第一波长光的投影图案用于进行三维重建，而所述第二波长光的照明图像则是用于辅助纹理跟踪。
实施例2
图3是根据本发明实施例的一种三维扫描的图像处理方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤
步骤S302，确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；
具体地，所述投影图案，所述照明图像通过以下方式获取：将在投影后的图像输入到一个或者多个彩色CCD芯片当中；接收所述一个或者多个彩色CCD芯片处理后的图像。
具体地，所述彩色纹理图像，通过以下方式获取：将在投射后的彩色纹理图像输入到一个或者多个彩色CCD芯片当中；接收所述一个或者多个彩色CCD芯片处理后的彩色纹理图像。
具体地，所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系至少通过以下其中之一的方式确定：对所述彩色纹理图像与所述照明图像使用sift或surf 特征提取点匹配，或，对所述彩色纹理图像与所述照明图像进行光流跟踪算法处理。
具体地，所述图像关系至少包括：所述彩色纹理图像与所述照明图像的转换关系，以及所述彩色纹理图像与所述照明图像的映射关系。
步骤S304，根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建。
在本实施例中，还提供了以下场景，以便理解上述实施例的技术方案。
在牙医诊所，医生为了能够了解病人的病牙的严重情况，往往会使用动态三维扫描仪对牙齿进行扫描，以观察到用户病牙的全貌。
首先，为了获取到牙齿的三维重建图，将蓝光的图案和红光同时投影到病人的病牙上。通过在拍摄过程中，使用的彩色相机的蓝色通道和红色通道，可以分别拍摄到蓝光对应的投影图案以及红光对应的牙齿图像。同时是同时拍摄的，因此，可以保证蓝光对应的投影图案以及红光对应的牙齿图像没有任何的时间差和位置差。
其次，为了获取到牙齿的彩色纹理图，利用照明光学系统在病牙上进行投影，通过拍摄，从而能够获取到该病牙的彩色纹理图。
再而，由于红光对应的牙齿图像和牙齿的彩色纹理图都是能够用于反映牙齿的特性的，因此，利用sift或surf特征点提取匹配，或光流跟踪算法等处理方式，能够获取到牙齿的各个部分之间的关系，例如，红光对应的牙齿图像中的牙龈的位置和牙齿的彩色纹理图的牙龈的位置的坐标、角度、颜色等映射关系和转换关系。
最后，由于蓝光对应的投影图案以及红光对应的牙齿图像没有任何的时间差和位置差。因此，只要把牙齿的彩色纹理图根据与红光对应的牙齿图像的对应关系匹配到蓝光对应的投影图案当中，即可以将牙齿的三维重建图和牙齿的彩色纹理图在时间和位置上的匹配，即可以解决三维重建数据与彩色纹理图之间的时间差和位置差而导致纹理错位的问题。
需要说明的是，上述举例只是列举，而并非穷举。应用在牙齿医学领域当中指示本实施例中所要保护的其中的一个场景。例如3D打印，建立模型、建筑设计等其他领域当中。
通过上述步骤，解决了相关技术中三维重建数据与彩色纹理图之间的时间差和位置差而导致纹理错位的问题，从而达到减少三维重建数据与彩色纹理图之间的时间差和位置差，同时纹理贴图的准确性高，生产成本低，耗费时间少的效果。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如 ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
实施例3
在本实施例中还提供了一种三维扫描的图像获取装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图4是根据本发明实施例的一种三维扫描的图像获取装置的结构框图，如图4所示，该装置包括：
第一图像获取模块42，同步获取投影在被测物体上的第一波长光的投影图案以及第二波长光的照明图像；
第二图像获取模块44，获取投射所述被测物体的彩色纹理图像；
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
实施例4
在本实施例中还提供了一种三维扫描的图像处理装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图5是根据本发明实施例的一种三维扫描的图像处理装置的结构框图，如图5所示，该装置包括：
图像处理模块52，确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；
重建模块54，根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建。
其中，所述投影图案是通过在被测物体上投影第一波长光获取的，照明图像是在被测物体上的投影第二波长光与所述投影图案同步获取的；彩色纹理图像是在被测物体上的投影获取的。
实施例5
在本实施例中还提供了一种三维扫描设备，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。
图6是根据本发明实施例的一种三维扫描设备的结构框图，如图6所示，该设备包括：
时序控制电路61，投影光学系统62，辅助光学系统63，照明光学系统64，图像采集光学系统65。
所述投影光学系统，所述辅助光学系统以及所述照明光学系统中均包括：投影设备，所述投影设备用于投射光；所述图像采集光学系统65用于采集所述投影光学系统62，辅助光学系统63以及照明光学系统64投影到被测物体的图像；
所述时序控制电路61与所述图像采集光学系统65、所述投影光学系统62，辅助光学系统63以及所述照明光学系统64连接，用于对所述图像采集光学系统65、所述投影光学系统62，所述辅助光学系统63以及所述照明光学系统64进行时序控制。
可选地，当所述时序控制电路61判断达到第一时刻时，触发所述投影光学系统62将第一波长光的图案投影到被测物体上，以及触发所述辅助光学系统63将第二波长光同时投影到被测物体上，并通过所述图像采集光学系统65获取所述第一波长光的投影图案以及所述第二波长光的照明图像；当所述时序控制电路61判断达到第二时刻时，触发照明光学系统64将白光在所述被测物体上进行投射，并通过所述图像采集光学65系统取彩色纹理图像；
可选地，所述辅助光学系统63与所述照明光学系统64为同一光学系统，即包括同一个投影设备，由同一个投影设备投射第二波长光和白光。
可选地，在图6中的三维扫描设备基础之上，图7是根据本发明实施例的另一种三维扫描设备的结构框图，如图7所示，所述三维扫描设备与图像处理器72连接，所述图像处理器72收集所述投影图案、照明图像以及所述彩色纹理图像；确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；并根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建。
可选地，在图6中的三维扫描设备基础之上，图8是根据本发明实施例的再一种三维扫描设备的结构框图。如图8所示，所述三维扫描设备包括所述图像处理器82，所述图像处理器72收集所述投影图案、照明图像以及所述彩色纹理图像；确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；并根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建。
图9是根据本发明实施例的一种三维扫描设备的结构原理图，如图9 所示，图9中所示的Projector光路为投影光学系统62，而LED则是用于提供第二波长光的辅助光学系统63以及提供白光的照明光学系统64。 Camera相机则是用于执行图像采集光学系统65的操作。同时，Control board控制板则用于执行时序控制电路61的时序控制功能。最后图像处理器72或者图像处理器82则可以通过图9中所示的PC终端来实现。此外，图9中还提供了多个平面镜，用于将LED，Projector光路中的发射光投影或者投射到被测物体上。具体地，LED为三色光源或三种不同波长的光源。
此外，需要说明的是，图9只是示例性地给出了三维扫描设备的结构原理图，其他基于本实施例思路的结构原理图也在本实施例的保护范围之内。例如，为了防止干扰，多个平面镜可以通过设置多个不同位置的平面镜以及其他光学装置，以使得通过反射和透射的对发射光进行滤波。
可选地，所述投影光学系统62、所述辅助光学系统63以及所述照明光学系统64中至少一者的投影设备为数字微镜设备，其中，所述数字微镜设备包括：使用数字光处理技术DLP的投影模块，其中一种实施方式为，图9中所示的Projector光路为数字微镜设备，LED也可由数字微镜设备替代。
图10是根据本发明实施例的一种投影设备的结构原理图，如图10所示，包括：投影框体100，与所述投影框体100连接的投影镜头102。其中，投影框体100包括：
光源1002，位于投影框体100中远离所述投影镜头一端；
聚光镜1004，位于投影框体100中远离所述投影镜头一端，用于对所述光源1002进行聚光；
光阑1006，位于所述投影框体100并设置在所述光源1002与所述投影镜头102之间的光阑；。具体地，光阑1006包括：与投影框体100本体连接的上下两个子光阑。
其中，所述光源1002与所述投影镜头102同轴设置。
图11是根据本发明实施例的另一种投影设备的结构原理图，如图11 所示，在包括图10的结构基础之上还包括：所述投影光学系统，所述辅助光学系统以及所述照明光学系统中，至少所述投影光学系统的投影设备设有投影图案掩模1102。在一种实施例中，所述投影光学系统的投影设备中设有投影图案掩膜1102，所述辅助光学系统以及所述照明光学系统中的投影设备未设置投影图案掩膜1102。在又一实施例中，所述辅助光学系统中的投影设备设有投影图案掩膜1102，所述投影图案掩膜1102上设有简单图案，比如十字叉线，不影响纹理跟踪，又能快速且准确地获取照明图像与彩色纹理图像的转换关系，从而提高纹理贴图的效率及准确性。
投影图案掩模1102，位于光阑1006与投影镜头102，即待投影图案的模板。
可选地，所述投影设备还包括：隔热玻璃1104，位于光源1002与光阑1006之间，用于防止所述光源1002产生的热量扩散到投影图案以及投影镜头102，以延长设备使用寿命。
实施例6
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：
S1，同步获取投影在被测物体上的第一波长光的投影图案以及第二波长光的照明图像；
S2，获取投射所述被测物体的彩色纹理图像；
S3，确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；
S4，根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行三维重建。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
实施例7
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1，同步获取投影在被测物体上的第一波长光的投影图案以及第二波长光的照明图像；
S2，获取投射所述被测物体的彩色纹理图像；
S3，确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；
S4，根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行三维重建。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，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 (21)

1.一种三维扫描的图像获取方法，其特征在于，包括：
同步获取投影在被测物体上的第一波长光的投影图案以及第二波长光的照明图像；
获取投射所述被测物体的彩色纹理图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同步获取投影在所述被测物体上的所述投影图案以及所述照明图像，包括：
所述投影图案与所述照明图像的位置重合；或，
所述投影图案与所述照明图像的位置关系根据所述投影图案的采集设备和所述照明图像的采集设备的位置关系确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述彩色纹理图像通过触发白光在所述被测物体上进行投射获取。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述照明图像为用于反映所述被测物体的纹理的图像。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述第一波长光与所述第二波长光为在波长上互不干扰的波长光。
6.一种三维扫描的图像处理方法，其特征在于，包括：
确定彩色纹理图像与照明图像的图像关系；
根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建；
其中，所述投影图案是通过在被测物体上投影第一波长光获取的，照明图像是在被测物体上的投影第二波长光与所述投影图案同步获取的；彩色纹理图像是在被测物体上的投影获取的。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系至少通过以下其中之一的方式确定：
对所述彩色纹理图像与所述照明图像使用sift或surf特征提取点匹配，或，对所述彩色纹理图像与所述照明图像进行光流跟踪算法处理。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述图像关系至少包括其中之一：所述彩色纹理图像与所述照明图像的转换关系，以及所述彩色纹理图像与所述照明图像的映射关系。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述投影图案，所述照明图像以及所述彩色纹理图像通过以下方式获取：
将在投影后的图像输入到一个或者多个彩色CCD芯片当中；
接收所述一个或者多个彩色CCD芯片处理后的图像。
10.一种三维扫描的图像获取装置，其特征在于，包括：
第一图像获取模块，同步获取投影在被测物体上的第一波长光的投影图案以及第二波长光的照明图像；
第二图像获取模块，获取投射所述被测物体的彩色纹理图像。
11.一种三维扫描的图像处理装置，其特征在于，包括：
图像处理模块，确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；
重建模块，根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建；
其中，所述投影图案是通过在被测物体上投影第一波长光获取的，照明图像是在被测物体上的投影第二波长光与所述投影图案同步获取的；彩色纹理图像是在被测物体上的投影获取的。
12.一种三维扫描设备，包括：时序控制电路，投影光学系统，辅助光学系统，照明光学系统，图像采集光学系统，其特征在于：
所述投影光学系统，所述辅助光学系统以及所述照明光学系统中均包括：投影设备，所述投影设备用于投射光；
所述图像采集光学系统用于采集所述投影光学系统，辅助光学系统以及照明光学系统投影到被测物体的图像；
所述时序控制电路与所述图像采集光学系统、所述投影光学系统、辅助光学系统以及所述照明光学系统连接，用于对所述图像采集光学系统、所述投影光学系统，所述辅助光学系统以及所述照明光学系统进行时序控制。
13.根据权利要求11所述的三维扫描设备，所述三维扫描装置用于：
当所述时序控制电路判断达到第一时刻时，触发所述投影光学系统将第一波长光的图案投影到被测物体上，以及触发所述辅助光学系统将第二波长光投影到被测物体上，并通过所述图像采集光学系统获取所述第一波长光的投影图案以及所述第二波长光的照明图像；
当所述时序控制电路判断达到第二时刻时，触发照明光学系统在所述被测物体上进行投射，并通过所述图像采集光学系统取彩色纹理图像。
14.根据权利要求11所述的三维扫描设备，所述三维扫描设备与图像处理器连接，或，所述三维扫描设备包括所述图像处理器，其特征在于，所述图像处理器收集所述投影图案、照明图像以及所述彩色纹理图像；确定所述彩色纹理图像与所述照明图像的图像关系；并根据所述图像关系，将所述彩色纹理图像匹配到所述投影图案进行数据的纹理贴图的三维重建。
15.根据权利要求12所述的三维扫描设备，其特征在于，所述投影设备包括：投影框体以及与所述投影框体连接的投影镜头，其中，所述投影框体包括：
位于所述投影框体中远离所述投影镜头一端设置的光源；
位于所述投影框体并设置在所述光源与所述投影镜头之间的光阑；其中，所述光源与所述投影镜头同轴设置。
16.根据权利要求15所述的三维扫描设备，其特征在于，所述投影光学系统，所述辅助光学系统以及所述照明光学系统中，至少所述投影光学系统的投影设备设有投影图案掩模，所述投影图案掩模位于所述光阑与所述投影镜头之间。
17.根据权利要求15所述的三维扫描设备，其特征在于，所述投影框体还包括：
位于所述投影框体中远离所述投影镜头一端设置的聚光镜，用于对所述光源进行聚光；
位于所述光源与所述光阑之间设置的隔热玻璃，用于防止所述光源产生的热量扩散。
18.根据权利要求12所述的三维扫描设备，其特征在于，所述辅助光学系统和/或所述照明光学系统为LED。
19.根据权利要求12-18任一所述的三维扫描设备，其特征在于，所述辅助光学系统和所述照明光学系统为同一光学系统。
20.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至4，5至9任一项中所述的方法。
21.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至4，5至9任一项中所述的方法。
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