CN110906880A - 一种物体自动化三维激光扫描系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种物体自动化三维激光扫描系统，包括：多个三维激光扫描探测器、计算设备和用于搭载三维激光扫描探测器的运动机构；通过将多个三维激光扫描探测器搭载在运动机构上，运动机构在实现搭载多个三维激光扫描探测器运动的同时可以实现定位，确定三维激光探测器的实时的空间位置，得到实时空间位置更加准确，同时三维激光扫描探测器采集图像操作更加简单，同时利用多个三维激光扫描探测器进行图像的采集，效率更高，以便在计算设备根据空间位置、图像和标定参数得到目标物体表面的点云数据，得到的点云数据的过程更加简单、效率更高、更加准确。本申请同时还提供了一种物体自动化三维激光扫描方法，具有上述有益效果。

Description

一种物体自动化三维激光扫描系统和方法

技术领域

本申请涉及三维测量技术领域，特别涉及一种物体自动化三维激光扫描系统和物体自动化三维激光扫描方法。

背景技术

三维扫描测量是一种集光、机、电、计算设备技术于一体的非接触式测量技术，其基本原理是三角测量法，将几何光学与空间坐标变换相结合进行多点密集测量进而实现被测物表面轮廓的逼近测量，此外也有建立在时间差和相位测量基础之上的方法。时间差测量法是利用光束的飞行时间来测量被测点与参考点的距离，一般多采用激光作为光源。相位法是利用光栅条纹投影到物体表面发生特定变形的现象来测量三维物体的表面轮廓。当均匀的光栅投射到平面，将得到分布均匀的光栅条纹；当投影到具有曲面的物体上时，光栅条纹则要发生特征变形。三角测量原理通过照射在被测物体上的光的出射点、投影点和成像点三者之间的几何关系确定物体表面各点的相对坐标值，具体是由三维扫描设备发射光线到物体表面，记录入射光与反射光之间的夹角，利用在基准线另一端的相机接收物体反射的信号，且激光光源与相机之间的距离和角度经测定为已知，由三角形几何关系求得扫描仪与物体之间的距离。三角测量法的关键技术在于确定出射点、投影点和成像点三者之间的几何关系。

相关技术利用单个相机采集图像，并且在被测物体上采用贴标定点的方式进行图像采集，然后根据该图像进行特征提取和特征识别，然后进行三维模型的建立，但是该方法利用单个摄像机采集包括标定点的图像，采集的图像点局限性大，基于这种图像采集方式，一般标定点的位置为边缘位置或者特征点位置，因此存在精度低、效率低的问题。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种物体自动化三维激光扫描系统和方法，能够提高三维扫描的精度与效率。其具体方案如下：

本申请提供一种物体自动化三维激光扫描系统，包括：

多个三维激光扫描探测器、计算设备和用于搭载所述三维激光扫描探测器的运动机构；

其中，所述三维激光扫描探测器包括：双目同步相机和线阵激光器，所述线阵激光器用于在目标物体上投射激光线，所述双目同步相机用于采集不同位置的投射有所述激光线的所述目标物体的图像；

所述运动机构包括多个水平导轨、设置在所述水平导轨上的垂直导轨、定位装置，所述运动机构利用所述定位装置根据所述水平导轨和所述垂直导轨的运动距离以获取所述三维激光扫描探测器实时的空间位置，所述三维激光扫描探测器在所述垂直导轨和对应的所述水平导轨上运动；

所述计算设备用于控制多个所述三维激光扫描探测器采集图像和所述运动机构的运动，根据所述图像和标定参数确定在所述三维激光扫描探测器的坐标中的激光线的空间位置坐标，根据所述空间位置和所述标定参数将所有的所述空间位置坐标变换到同一坐标系中，以便得到所述目标物体表面的点云数据。

可选的，所述目标物体是人体。

可选的，还包括：

屏蔽罩，用于阻隔光线。

可选的，还包括，感测器，用于检测所述目标物体进出所述屏蔽罩的进出状态；

对应的，所述计算设备还用于，当接收到所述感测器发送的所述目标物体在预设区域的信息时，控制所述屏蔽罩的屏蔽门打开；当接收到开启扫描指令时，控制所述屏蔽门关闭。

可选的，所述计算设备还用于读取到目标扫描模式后，根据所述目标扫描模式控制所述运动机构与所述三维激光扫描探测器，以便根据所述目标扫描模式进行扫描。

可选的，所述目标模式是全局扫描模式、局部扫描模式、人工扫描模式中的任意一种。

可选的，所述运动机构还包括：

水平运动滑块；

垂直运动滑块；

连接部件，用于固定连接所述垂直导轨与所述水平导轨的所述水平运动滑块；

步进电机，用于在所述水平导轨内通过滚珠丝杠带动所述水平运动滑块运动，所述垂直导轨内通过滚珠丝杠带动所述垂直运动滑块运动；

对应的，所述定位装置设置在所述垂直导轨与所述水平导轨上，用于实时采集所述水平运动滑块与所述垂直运动滑块的位移量，以便根据所述位移量确定所述运动距离。

可选的，还包括：

与所述水平导轨固定连接的支撑基座，包括用于调平的地脚螺钉、用于安装所述水平导轨的安装槽和螺钉孔。

可选的，所述三维激光扫描探测器的数量是4个，对应的，所述运动机构包括4个所述水平导轨和4个所述垂直导轨。

本申请提供一种物体自动化三维激光扫描方法，包括：

多个三维激光扫描探测器在运动机构的水平导轨和垂直导轨上运动；

当利用线阵激光器在目标物体上投射激光线时，利用双目同步相机同时采集投射有所述激光线的所述目标物体的图像，并将所述图像发送至计算设备；

所述运动机构的定位装置采集与所述图像对应的运动距离，以便确定所述三维激光扫描探测器实时的空间位置，并将所述空间位置发送至所述计算设备；

所述计算设备根据所有的所述图像和标定参数确定在所述三维激光扫描探测器的坐标中的激光线的空间位置坐标；

所述计算设备根据所述空间位置和所述标定参数将所有的所述空间位置坐标变换到同一坐标系中，以便得到所述目标物体表面的点云数据。

本申请提供一种物体自动化三维激光扫描系统，包括：多个三维激光扫描探测器、计算设备和用于搭载三维激光扫描探测器的运动机构；其中，三维激光扫描探测器包括：双目同步相机和线阵激光器，线阵激光器用于在目标物体上投射激光线，双目同步相机用于采集不同位置的投射有激光线的目标物体的图像；运动机构包括多个水平导轨、设置在水平导轨上的垂直导轨、定位装置，运动机构利用定位装置根据水平导轨和垂直导轨的运动距离以获取三维激光扫描探测器实时的空间位置，三维激光扫描探测器在垂直导轨和对应的水平导轨上运动；计算设备用于控制多个三维激光扫描探测器采集图像和运动机构的运动，根据图像和标定参数确定在三维激光扫描探测器的坐标中的激光线的空间位置坐标，根据空间位置和标定参数将所有的空间位置坐标变换到同一坐标系中，以便得到目标物体表面的点云数据。

可见，本申请通过将多个三维激光扫描探测器搭载在运动机构上，运动机构在实现搭载多个三维激光扫描探测器运动的同时可以实现定位，确定三维激光探测器的实时的空间位置，得到实时空间位置更加准确，同时三维激光扫描探测器采集图像操作更加简单，同时利用多个三维激光扫描探测器进行图像的采集，效率更高，以便在计算设备根据空间位置、图像和标定参数得到目标物体表面的点云数据，得到的点云数据的过程更加简单、效率更高、更加准确。

本申请同时还提供了一种物体自动化三维激光扫描方法，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种物体自动化三维激光扫描系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种三维激光扫描探测器局部结构图；

图3为本申请实施例所提供的物体自动化三维激光扫描系统的连接示意图；

图4为本申请实施例所提供的物体自动化三维激光扫描系统的数据处理流程图；

图5为本申请实施例所提供的一种物体自动化三维激光扫描系统的部分结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种物体自动化三维激光扫描方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

相关技术中利用单个相机采集图像，并且在被测物体上采用贴标定点的方式进行图像采集，然后根据该图像进行特征提取和特征识别，然后进行三维模型的建立，但是该方法利用单个摄像机采集包括标定点的图像，采集的图像点局限性大，基于这种图像采集方式，一般标定点的位置为边缘位置或者特征点位置，因此存在精度低、效率低的问题，为解决上述技术问题，本申请提供一种物体自动化三维激光扫描系统，通过将多个三维激光扫描探测器搭载在运动机构上，运动机构在实现搭载多个三维激光扫描探测器运动的同时可以实现定位，确定三维激光探测器的实时的空间位置，得到实时空间位置更加准确，同时三维激光扫描探测器采集图像操作更加简单，同时利用多个三维激光扫描探测器进行图像的采集，效率更高，以便在计算设备根据空间位置、图像和标定参数得到目标物体表面的点云数据，得到的点云数据的过程更加简单、效率更高、更加准确，具体请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种物体自动化三维激光扫描系统的结构示意图，包括：

多个三维激光扫描探测器4、计算设备6和用于搭载三维激光扫描探测器4的运动机构2；其中，三维激光扫描探测器4包括：双目同步相机和线阵激光器，线阵激光器用于在目标物体上投射激光线，双目同步相机用于采集不同位置的投射有激光线的目标物体的图像；运动机构2包括多个水平导轨、设置在水平导轨上的垂直导轨、定位装置3，运动机构2利用定位装置3根据水平导轨和垂直导轨的运动距离以获取三维激光扫描探测器4实时的空间位置，三维激光扫描探测器4在垂直导轨和对应的水平导轨上运动；计算设备6用于控制多个三维激光扫描探测器4采集图像和运动机构2的运动，根据图像和标定参数确定在三维激光扫描探测器的坐标中的激光线的空间位置坐标，根据空间位置和标定参数将所有的空间位置坐标变换到同一坐标系中，以便得到目标物体表面的点云数据。

本实施例中采用“双目相机+线阵激光器”的三维激光扫描探测器4进行图像的采集、将位移台(即水平导轨和垂直导轨)和定位装置3组合成实现所需运动并实时反馈运动参数的运动机构2，两者配合实现人体自动化三维激光扫描；计算设备6通过对图像进行处理获取局部点云并结合实时的空间位置，将局部点云还原到世界坐标系下完成人体表面的三维重建。具体可以利用三角测量原理计算三维激光扫描探测器4的坐标系中的激光线的空间位置坐标，然后根据运动机构2反馈的空间位置和标定参数将每组三维激光扫描探测器4的坐标系中的激光线的空间位置变换到同一坐标系中，得到目标物体表面的点云数据。本实施例中，不对目标物体进行限定，可以是人体也可以是其他的物品，用户可自定义设置。

针对三维激光扫描探测器4进行进一步阐述，三维激光扫描探测器4包括：双目同步相机和线阵激光器，线阵激光器用于在目标物体上投射激光线，双目同步相机用于采集不同位置的投射有激光线的目标物体的图像。

三维激光扫描探测器4由双目同步相机和线阵激光器组成，线阵激光器为能够投射出一条或多条“一”字激光线的激光器，双目同步相机为两台能够同时曝光并记录采集图像的相机。本实施例中不对三维激光扫描探测器4的组装结构进行限定，用户可自定义设置。

具体的，请参考图2，图2为本申请实施例所提供的一种三维激光扫描探测器4局部结构图，包括：相机4-3、镜头、线阵激光器4-6、激光器调节机构4-5和激光器固定装置4-4、相机固定机构4-1、相机调节机构4-2。相机4-3通过相机安装座与相机调节机构4-2固连，线阵激光器4-6通过激光器安装座与激光器调节机构4-5固连，两套调节机构4-5和4-2安装在连接平板上，形成一套三维激光扫描探测器4，相机4-3与线阵激光器4-6的空间位置和光轴角度均可通过对应的调节机构进行调节。三维激光扫描探测器4通过连接部件与运动机构2中的垂直运动滑块连接固定，垂直运动滑块运动时带动三维激光扫描探测器4同步运动。每套线阵激光器4-6的功率均符合安全标准，对人眼及皮肤无伤害。此外，三维激光扫描探测器4还具有触发线和数据线，触发线连接到控制器，数据线通过集线器连接到计算设备6。

针对运动机构2进行进一步阐述，运动机构2包括多个水平导轨、设置在水平导轨上的垂直导轨、定位装置3，运动机构2用于利用定位装置3根据水平导轨和垂直导轨的运动距离以获取三维激光扫描探测器4实时的空间位置，三维激光扫描探测器4在垂直导轨和水平导轨上运动，水平导轨和垂直导轨与三维激光扫描探测器4一一对应；可以理解的是，在进行目标物体测量时，当目标物体的体积很大时，根据实际需求三维激光扫描探测器4不仅需要在垂直导轨上运动还需要在与垂直导轨对应的水平导轨上运动，以便能够获取全面的图像，最终得到的点云数据更加准确；当目标物体的体积很小，三维激光扫描探测器4仅在垂直导轨上运动即可获取全面的图像；因此，根据实际情况可以控制三维激光扫描探测器4的运动轨迹。

本实施例中不对运动机构2中的水平导轨和垂直导轨的数量进行限定，只要是能够实现本实施例的目的即可，水平导轨可以是3个，对应的垂直导轨的数量也是3个；水平导轨可以是4个，对应的垂直导轨的数量也是4个；水平导轨可以是5个，对应的垂直导轨的数量也是5个；水平导轨可以是6个，对应的垂直导轨的数量也是6个，用户可根据实际需求进行设定。

进一步的，运动机构2还包括：水平运动滑块；垂直运动滑块；连接部件，用于固定连接垂直导轨与水平导轨的水平运动滑块；步进电机，用于在水平导轨内通过滚珠丝杠带动水平运动滑块运动，垂直导轨内通过滚珠丝杠带动垂直运动滑块运动；对应的，定位装置3设置在垂直导轨与水平导轨上，用于实时采集水平运动滑块与垂直运动滑块的位移量，以便根据位移量确定运动距离。

进一步的，物体自动化三维激光扫描系统还包括：与水平导轨固定连接的支撑基座1，包括用于调平的地脚螺钉、用于安装水平导轨的安装槽和螺钉孔。

具体的，运动机构2包括：水平导轨、水平运动滑块、垂直导轨、垂直运动滑块、步进电机、定位装置3如光栅尺和连接部件等。水平导轨与支撑基座1固定连接，水平导轨的数量根据实际扫描需求的不同可设置不同数量。垂直导轨通过连接部件与水平导轨上的水平运动滑块连接固定，垂直导轨垂直于水平导轨，相应地，垂直导轨的数量一般与水平导轨的数量一致。导轨内设置的步进电机通过滚珠丝杠带动滑块运动，水平导轨与垂直导轨组合实现平面内的二维运动。此外，导轨上还有光栅尺，用于实时反馈运动滑块的位移量。上述运动机构2安装于支撑基座1上，支撑基座1为一平板部件，底部设置地脚螺钉用于调平，上表面有用来安装水平导轨、屏蔽罩5的安装槽和螺钉孔。运动机构2主要由水平导轨、垂直导轨、步进电机、光栅尺和连接部件组成，运动机构2能够搭载三维激光扫描探测器4在空间中运动，并实时反馈水平导轨和垂直导轨的运动距离以获取三维激光扫描探测器4的空间位置。

参考图3，图3为本申请实施例所提供的物体自动化三维激光扫描系统的连接示意图，其中，三维激光扫描探测器4包括相机、线阵激光器，物体自动化三维激光扫描系统还包括控制器、集线器、步进电机驱动器，相机与激光器与控制连接，并与集线器连接，运动机构包括运动组件和定位装置，运动组件包括水平导轨和垂直导轨。具体的，计算设备6下发指令通过集线器发送至控制器和步进电机驱动器，以便控制器控制相机和线阵激光器以便实现三维激光扫描探测器采集图像的目的，步进驱动器驱动运动机构中的步进电机实现搭载三维激光扫描探测器4的运动，并且定位装置实时将空间位置通过集线器发送至计算设备6，相机实时将对应的图像发送至计算设备6。

计算设备6用于根据图像和标定参数确定在三维激光扫描探测器的坐标中的激光线的空间位置坐标；根据空间位置和标定参数将所有的空间位置坐标变换到同一坐标系中，以便得到目标物体表面的点云数据。

计算设备6用于根据三维激光扫描探测器4获取的图像和运动机构2反馈的空间位置实时计算目标物体表面的点云数据；根据使用需要三维激光扫描探测器4、运动机构2和计算设备6可为任意数量。

具体的，计算设备6程序包含：标定模块、运动控制模块、图像采集与处理模块、点云计算模块。其中，标定模块用于利用标定物控制三维激光扫描探测器4与运动机构2实现标定，运动控制模块，用于控制运动机构2，图像采集与处理模块，用于控制三维激光扫描探测器4采集图像，并接收到该图像后进行图像处理，点云计算模块用于根据图像、标定参数、空间位置得到点云数据。

在扫描之前需利用标定物对物体自动化三维激光扫描系统进行标定，标定物为表面印刷有多个特殊图案的物体，标定物上的每个特殊图案均能被三维激光扫描探测器4识别且具有唯一性，所有特殊图案的相对位置关系固定且为已知量，标定内容包括：标定每个三维激光扫描探测器4的自身参数，标定每个三维激光扫描探测器4的运动轨迹，标定物体自动化三维激光扫描系统处在未开启的初始状态时，任意两个三维激光扫描探测器4的坐标系间的变换关系。其中，三维激光扫描探测器4的自身参数包括镜头的焦距、镜头的畸变系数、相机的图像传感器的像元物理尺寸、两台相机坐标系间的变换关系、相机坐标系中线阵激光器的平面方程；三维激光扫描探测器4的运动轨迹为三维激光扫描探测器4的坐标系中，与该三维激光扫描探测器4相连的水平导轨和垂直导轨的运动矢量。

具体的，标定物为多面体部件，表面印有编码点，编码点之间的相对位置关系已知，在标定每个三维激光扫描探测器4的自身参数时，采用张正友标定算法进行计算；在标定每个三维激光扫描探测器4的运动轨迹时，标定物固定不动，依次单独启动人体自动化三维激光扫描系统中的每个导轨，在运动过程中，搭载在导轨上的三维激光扫描探测器4通过识别标定物上的编码点实时获取三维激光扫描探测器4与标定物之间的相对位置，从而得到三维激光扫描探测器4相对于标定物的运动轨迹，对运动轨迹进行直线拟合即得到当前运动导轨在所搭载三维激光扫描探测器4的坐标系中的运动矢量；在标定人体自动化三维激光扫描系统处在未开启的初始状态时，任意两个三维激光扫描探测器4的坐标系间的变换关系时，对于任意两个待标定的三维激光扫描探测器4，首先，将标定物放置在两个三维激光扫描探测器4的公共视场内，两个三维激光扫描探测器4分别识别标定物上的编码点，由于标定物上的所有编码点的空间位置是已知的，从而建立起了两个三维激光扫描探测器4的坐标系间的变换关系。

在扫描过程中，运动机构2控制三维激光扫描探测器4按照设定的轨迹运动，计算设备6实时获取三维激光扫描探测器4采集到的图像和运动机构2的位置；在三维重建的过程中，首先，根据每组三维激光扫描探测器4采集到的图像和标定参数，利用三角测量原理，计算三维激光扫描探测器4的坐标系中激光线的空间位置坐标，然后，根据运动机构2反馈的位置和标定参数，将每组三维激光扫描探测器4的坐标系中激光线的空间位置坐标变换到同一个坐标系中，即得到人体表面的全部点云数据。具体请参考图4，图4为本申请实施例所提供的物体自动化三维激光扫描系统的数据处理流程图；三维激光扫描探测器4采集图像，运动机构2采集到对应的空间位置，利用图像和标定参数得到空间位置坐标即局部点云数据，根据空间位置和标定参数得到旋转平移矩阵，将空间位置坐标利用旋转平移矩阵进行坐标变换得到目标物体表面的点云数据，然后进行处理得到三维模型。

进一步的，目标物体是人体。

进一步的，还包括：屏蔽罩5，用于阻隔光线。具体请参考图5，图5为本申请实施例所提供的一种物体自动化三维激光扫描系统的部分结构示意图。

进一步的，还包括，感测器，用于检测目标物体进出屏蔽罩的进出状态；对应的，计算设备6还用于，当接收到感测器发送的目标物体在预设区域的信息时，控制屏蔽罩的屏蔽门打开；当接收到开启扫描指令时，控制屏蔽门关闭。

阻隔光线的屏蔽罩5，主要用于阻隔激光线和外界光线。

屏蔽罩5由能够阻隔光线的覆膜玻璃制作而成，围绕被扫描对象，可以用来屏蔽激光对外照射，当需要被测量人员裸身扫描时，也具有隐私保护作用。屏蔽罩5设置屏蔽门，被测人员进出时屏蔽门开启，测量时屏蔽门关闭。

本申请立足于当前的技术需求和未来个性化定制的发展趋势，实现了对人体三维模型的高精度快速测量，同时考虑到人体测量，需要注重测量舒适性、安全性和私密性。能够对人体表面轮廓进行快速的非接触测量，可应用在生物医学研究、服装设计、动漫制作、虚拟现实等技术领域。

进一步的，计算设备6还用于读取到目标扫描模式后，根据目标扫描模式控制运动机构2与三维激光扫描探测器4，以便根据目标扫描模式进行扫描。

进一步的，目标模式是全局扫描模式、局部扫描模式、人工扫描模式中的任意一种。全局扫描状态下该系统会自动扫描人体全部表面轮廓；局部扫描状态下该系统仅自动扫描指定部位；在人工扫描状态下，该系统由人工控制，对局部位置进行扫描。

在使用中，根据实际需求不同，可设置不同的扫描模式，包括全局扫描模式、局部扫描模式和人工扫描模式。全局扫描模式下系统会自动扫描人体全部表面轮廓；局部扫描模式下系统仅扫描指定部位，例如当只需要人体头部的三维数据时，可选择局部扫描模式；在人工扫描模式下，系统由人工控制，对局部位置进行扫描，当自动扫描总是无法扫描到某个位置时，可选择人工操作，由人工控制系统对此位置进行扫描。

可见，通过设置不同的扫描模式能够满足不同的需求，避免了相关技术中由于在目标物体上体贴标定物的局限造成数据获取较少，因而造成精度差的问题，并且可以满足用户的各种需求。

可选的，三维激光扫描探测器4的数量是4个，对应的，运动机构2包括4个水平导轨和4个垂直导轨。能够简化计算，提高计算效率。

基于上述技术方案，本实施例通过将多个三维激光扫描探测器搭载在运动机构上，运动机构在实现搭载多个三维激光扫描探测器运动的同时可以实现定位，确定三维激光探测器的实时的空间位置，得到实时空间位置更加准确，同时三维激光扫描探测器采集图像操作更加简单，同时利用多个三维激光扫描探测器进行图像的采集，效率更高，以便在计算设备根据空间位置、图像和标定参数得到目标物体表面的点云数据，得到的点云数据的过程更加简单、效率更高、更加准确。

下面对本申请实施例提供的一种物体自动化三维激光扫描方法进行介绍，下文描述的物体自动化三维激光扫描方法与上文描述的物体自动化三维激光扫描系统可相互对应参照，请参考图6，图6为本申请实施例提供的一种物体自动化三维激光扫描方法的流程图，包括：

S101、多个三维激光扫描探测器在运动机构的水平导轨和垂直导轨上运动；

S102、当利用线阵激光器在目标物体上投射激光线时，利用双目同步相机同时采集投射有激光线的目标物体的图像，并将图像发送至计算设备；

S103、运动机构的定位装置采集与图像对应的运动距离，以便确定三维激光扫描探测器实时的空间位置，并将空间位置发送至计算设备；

S104、计算设备根据所有的图像和标定参数确定在三维激光扫描探测器的坐标中的激光线的空间位置坐标；

S105、计算设备根据空间位置和标定参数将所有的空间位置坐标变换到同一坐标系中，以便得到目标物体表面的点云数据。

在三维扫描过程中，运动机构控制三维激光扫描探测器按照设定的轨迹运动，计算设备实时获取三维激光扫描探测器采集到的图像和运动机构的位置。在三维重建的过程中，首先，根据每组三维激光扫描探测器采集到的图像和标定参数，利用三角测量原理，计算三维激光扫描探测器的坐标系中激光线的空间位置坐标，然后，根据运动机构反馈的位置和标定参数，将每组三维激光扫描探测器的坐标系中激光线的空间位置坐标变换到同一个坐标系中，即得到人体表面的全部点云数据。

进一步的，还包括标定方法，其中，标定内容包括：

标定每个三维激光扫描探测器的自身参数；标定运动机构的运动轨迹；标定该系统在未启动状态时三维激光扫描探测器的坐标系间的变换关系。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算设备软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的一种物体自动化三维激光扫描系统和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种物体自动化三维激光扫描系统，其特征在于，包括：

多个三维激光扫描探测器、计算设备和用于搭载所述三维激光扫描探测器的运动机构；

其中，所述三维激光扫描探测器包括：双目同步相机和线阵激光器，所述线阵激光器用于在目标物体上投射激光线，所述双目同步相机用于采集不同位置的投射有所述激光线的所述目标物体的图像；

所述运动机构包括多个水平导轨、设置在所述水平导轨上的垂直导轨、定位装置，所述运动机构利用所述定位装置根据所述水平导轨和所述垂直导轨的运动距离以获取所述三维激光扫描探测器实时的空间位置，所述三维激光扫描探测器在所述垂直导轨和对应的所述水平导轨上运动；

所述计算设备用于控制多个所述三维激光扫描探测器采集图像和所述运动机构的运动，根据所述图像和标定参数确定在所述三维激光扫描探测器的坐标中的激光线的空间位置坐标，根据所述空间位置和所述标定参数将所有的所述空间位置坐标变换到同一坐标系中，以便得到所述目标物体表面的点云数据。

2.根据权利要求1所述的物体自动化三维激光扫描系统，其特征在于，所述目标物体是人体。

3.根据权利要求2所述的物体自动化三维激光扫描系统，其特征在于，还包括：

屏蔽罩，用于阻隔光线。

4.根据权利要求3所述的物体自动化三维激光扫描系统，其特征在于，还包括，感测器，用于检测所述目标物体进出所述屏蔽罩的进出状态；

对应的，所述计算设备还用于，当接收到所述感测器发送的所述目标物体在预设区域的信息时，控制所述屏蔽罩的屏蔽门打开；当接收到开启扫描指令时，控制所述屏蔽门关闭。

5.根据权利要求1所述的物体自动化三维激光扫描系统，其特征在于，所述计算设备还用于读取到目标扫描模式后，根据所述目标扫描模式控制所述运动机构与所述三维激光扫描探测器，以便根据所述目标扫描模式进行扫描。

6.根据权利要求5所述的物体自动化三维激光扫描系统，其特征在于，所述目标模式是全局扫描模式、局部扫描模式、人工扫描模式中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的物体自动化三维激光扫描系统，其特征在于，所述运动机构还包括：

水平运动滑块；

垂直运动滑块；

连接部件，用于固定连接所述垂直导轨与所述水平导轨的所述水平运动滑块；

步进电机，用于在所述水平导轨内通过滚珠丝杠带动所述水平运动滑块运动，所述垂直导轨内通过滚珠丝杠带动所述垂直运动滑块运动；

对应的，所述定位装置设置在所述垂直导轨与所述水平导轨上，用于实时采集所述水平运动滑块与所述垂直运动滑块的位移量，以便根据所述位移量确定所述运动距离。

8.根据权利要求1所述的物体自动化三维激光扫描系统，其特征在于，还包括：

与所述水平导轨固定连接的支撑基座，包括用于调平的地脚螺钉、用于安装所述水平导轨的安装槽和螺钉孔。

9.根据权利要求1所述的物体自动化三维激光扫描系统，其特征在于，所述三维激光扫描探测器的数量是4个，对应的，所述运动机构包括4个所述水平导轨和4个所述垂直导轨。

10.一种物体自动化三维激光扫描方法，其特征在于，包括：

多个三维激光扫描探测器在运动机构的水平导轨和垂直导轨上运动；

当利用线阵激光器在目标物体上投射激光线时，利用双目同步相机同时采集投射有所述激光线的所述目标物体的图像，并将所述图像发送至计算设备；

所述运动机构的定位装置采集与所述图像对应的运动距离，以便确定所述三维激光扫描探测器实时的空间位置，并将所述空间位置发送至所述计算设备；

所述计算设备根据所有的所述图像和标定参数确定在所述三维激光扫描探测器的坐标中的激光线的空间位置坐标；

所述计算设备根据所述空间位置和所述标定参数将所有的所述空间位置坐标变换到同一坐标系中，以便得到所述目标物体表面的点云数据。

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