CN111623725B - 一种跟踪式三维扫描系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种跟踪式三维扫描系统,包括跟踪器、三维传感器、光线波段切换单元、以及计算处理单元;跟踪器用于捕捉三维传感器的位姿;跟踪器包括至少一个跟踪相机;跟踪相机用于捕捉至少两个波段光线的三维传感器上的定位特征;三维传感器用于对待扫描物体进行三维扫描,以得到待扫描物体在三维传感器坐标系下的三维点云;光线波段切换单元用于控制跟踪相机所捕捉的定位特征的光线波段的切换;计算处理单元用于将三维传感器扫描得到的三维点云实时拼接在统一坐标系下进行三维重建。利用本发明提供的跟踪式三维扫描系统,可以较好地兼顾扫描幅面和扫描精度,适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及三维扫描仪技术领域,尤其涉及一种跟踪式三维扫描系统。
背景技术
光学三维扫描仪是利用光学成像获取被测量物体三维信息的一种设备,目前广泛应用于工业产品检测、逆向设置、仿真、定位等领域。跟踪式三维扫描是其中一种新型的三维扫描技术,该技术主要利用三维扫描仪和跟踪仪等设备共同实现物体的三维测量。相对于传统的贴点式三维扫描或摄影式三维扫描,跟踪式三维扫描技术使用更加方便、稳定性更好、测量范围更大,方便用户在车间、室外以及各种复杂环境下轻松便捷地实现三维测量。
现有的跟踪式三维扫描装置主要包括激光跟踪仪(如赫克斯冈技术中心的发明专利CN103477185等)、固定式双相机三维传感器姿态捕捉跟踪设备(如形创公司的便携式光学CMM 3D扫描仪MetraSCAN 3D系列产品及其相关发明专利CN103649680;STEINBICHLER公司的T-SCAN CS/T-TRACK CS+系列与T-SCAN LV/T-TRACK LV系列产品及其发明专利EP2385341)、头戴式三维坐标数据眼镜(如STEINBICHLER公司的发明专利US2016/0189422)、针对大尺度物体如船舶曲面钢板的基于LED标签跟踪的几何测量装置(如江苏科技大学的发明专利CN104976968A)等。
以上所述的现有的跟踪式三维扫描装置主要通过跟踪器和扫描仪的结合来共同实现物体的三维测量。其中,跟踪器用于拼接三维数据,扫描仪则用于获取三维数据。也就是说,三维扫描功能的实现取决于跟踪器和扫描仪的功能和精度。上述现有三维扫描装置中的扫描仪主要采用手持单色激光扫描仪或光栅投影式扫描仪,功能较为单一,无法兼顾扫描面幅和扫描细节,对于质量和精度有更高要求的扫描场景,缺乏足够的适应性。例如,对于需要获得局部高分辨率信息的大型物体,利用现有的跟踪式三维扫描装置还不能满足需求。在这种情况下,用户只能选择同时采购多种不同类型的扫描仪,搭配使用,以满足不同的精度需求,并且需要额外考虑不同类型扫描仪与跟踪器的配合问题。
综上所述,现有的跟踪式三维扫描装置,功能较为单一,无法兼顾扫描面幅和扫描细节,对于质量和精度有更高要求的扫描场景,缺乏足够的适应性。
发明内容
基于此,本发明提供了一种多测量模式的跟踪式三维扫描系统,以跟踪式扫描的方式解决现有的三维扫描装置无法兼顾扫描面幅和扫描细节的问题。
本发明提供的一种跟踪式三维扫描系统,包括跟踪器、三维传感器、光线波段切换单元、以及计算处理单元;
所述跟踪器,用于捕捉所述三维传感器的位姿;
所述跟踪器包括至少一个跟踪相机;所述跟踪相机用于捕捉至少两个波段光线的三维传感器上的定位特征;
所述三维传感器,用于对待扫描物体进行三维扫描,以得到待扫描物体在所述三维传感器坐标系下的三维点云;
所述光线波段切换单元,用于控制所述跟踪相机所捕捉的定位特征的光线波段的切换;
所述计算处理单元,用于将所述三维传感器扫描得到的三维点云实时拼接在统一坐标系下进行三维重建。
作为一种可实施方式,所述跟踪相机捕捉的至少两个波段光线包括红光和红外光。
作为一种可实施方式,所述定位特征为至少能够发出两种不同波段光线的自发光标记点。
作为一种可实施方式,所述定位特征为反光标记点;
所述跟踪器还包括对应不同波段光线的补光装置,所述补光装置用于向所述反光标记点投射光线。
作为一种可实施方式,所述跟踪相机用于对所述跟踪器的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄。
作为一种可实施方式,所述跟踪器包含至少两个视野有重合区域的跟踪相机。
作为一种可实施方式,所述三维传感器包括至少三个定位特征,至少一个结构光投影器,以及至少一个相机。
作为一种可实施方式,所述结构光投影器为散斑投影器、条纹投影器、随机码投影器、伪随机码投影器、单线激光投影器、或多线激光投影器。
作为一种可实施方式,所述三维传感器包括至少两个对应不同波段激光的激光投影器;
所述波段切换单元还用于控制被所述三维传感器捕捉的激光波段的切换。
作为一种可实施方式,所述至少两个对应不同波段激光的激光投影器包括分别投影红色激光和蓝色激光的激光投影器。
作为一种可实施方式,所述三维传感器还包括至少两个视野有重合区域的相机,所述相机用于对所述三维传感器的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄。
基于同一发明构思,本发明还提供另一种跟踪式三维扫描系统,包括跟踪器、三维传感器、光线波段切换单元、以及计算处理单元;
所述跟踪器,用于捕捉所述三维传感器的位姿;
所述跟踪器包括至少一个跟踪相机;
所述三维传感器,用于对待扫描物体进行三维扫描,以得到待扫描物体在所述三维传感器坐标系下的三维点云;所述三维传感器包含至少三个定位特征,至少两个对应不同波段激光的激光投影器,以及至少一个相机;
所述光线波段切换单元,用于控制被所述三维传感器捕捉的激光波段的切换;
所述计算处理单元,用于将所述三维传感器扫描得到的三维点云实时拼接在统一坐标系下进行三维重建。
作为一种可实施方式,所述激光投影器为单线激光投影器或多线激光投影器。
作为一种可实施方式,所述至少两个对应不同波段激光的激光投影器包括分别投影红色激光和蓝色激光的激光投影器。
作为一种可实施方式,所述三维传感器还包括至少两个视野有重合区域的相机,所述相机用于对所述三维传感器的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄。
相应地,本发明还提供一种组合式三维扫描方法,包括以下步骤:
标定三维传感器上的定位特征及三维传感器上各个相机和投影器的空间位置关系;
确定跟踪器和/或三维传感器相应的最佳扫描范围,选择跟踪器和/或三维传感器适用光线的波段;
控制三维传感器向待扫描物体表面投射结构光,利用三维传感器上的相机获取二维图像,并通过已标定的三维传感器上的相机的空间位置关系,根据三角法原理和极线约束原理重建出三维传感器坐标系下的三维点云;
控制跟踪器捕捉三维传感器上的定位特征,同时根据所述定位特征在三维传感器上的空间位置分布关系,得到跟踪器坐标系到定位特征坐标系之间的转换关系;
根据跟踪器坐标系到定位特征坐标系之间的转换关系、与定位特征坐标系与三维传感器坐标系之间的转换关系,得到三维点云在跟踪器坐标系下的坐标,进行三维重建。
与现有技术相比,本技术方案具有以下优点:
本发明提供的跟踪式三维扫描系统,跟踪相机可以捕捉至少两个波段光线的三维传感器上的定位特征,和/或三维传感器包含至少两个对应不同波段激光的激光投影器,通过单独调节跟踪相机所使用的对焦波段或者三位传感器的相机对焦波段,或者同时调节二者,即可兼顾扫描面幅和局部精度。跟踪器使用的近距离对焦波段可以有更高的跟踪精度,远距离对焦波段可以有更大的跟踪范围。用户在扫描较小物体,但需要较高的细节重现度时,可以选用跟踪器的跟踪相机对焦距离较近的波段,和/或选用三维传感器的相机对焦较近的波段,这样三维传感器离跟踪器的距离和三维传感器与被扫描物体的距离都较短。较短的距离使得单位长度的物体在相机感光元件上的像素更多,也就意味着获得更高的测量分辨率。此外,根据三角测量法原理,在一定的限度内,更小的相机与物体的距离会使得测量角度越小,测量精度就越高。反之,用户在测量较大物体,且不要求较高的细节重现度时,可以选用跟踪相机和/或三维传感器相机对焦均较远的波段来进行测量。
利用本发明提供的跟踪式三维扫描系统,可以较好地兼顾扫描幅面和扫描精度。同时以跟踪式的扫描方法,无须在扫描对象上粘贴标记点,灵活、方便地在复杂环境下实现对大型物体的三维扫描,用一台机器即可满足客户自定义的不同精度需求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的跟踪式三维扫描系统的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的跟踪式三维扫描系统中的跟踪器补光装置的结构示意图;
图3A和图3B为本发明实施例中相机视野的感兴趣区域的示意图;
图4A和图4B为本发明实施例的不同波段对应的最佳扫描范围示意图。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例,而不是全部实施例。
实施例一:多波段跟踪
参见图1,本发明实施例一提供了一种跟踪式三维扫描系统,包括:跟踪器1、三维传感器2、波段切换单元3、以及计算处理单元4。
跟踪器1包括至少一个跟踪相机11,用于捕捉三维传感器2的位姿。跟踪相机11捕捉至少两个波段的三维传感器2上的定位特征,该定位特征可以是自发光标记点或反光标记点。当其为自发光标记点时,该标记点是至少两种能够发出不同波段的光线的自发光标记点;当其为反光标记点时,跟踪器1还包括至少两个对应不同波段光线的补光装置12(参见图2)。补光装置12对该反光标记点投射不同波段的光源,并捕捉该反光标记点所反射的光线。
作为一种可实施方式,跟踪相机11可以捕捉至少两种波段颜色的光线,例如红光和红外光。大面幅扫描的适用波段为:红外(跟踪器)+(三维传感器);高精度扫描的适用波段为:红光(跟踪器)+(三维传感器)。
对应地,继续参见图1,三维传感器2用于对待扫描物体进行三维扫描,以得到待扫描物体在三维传感器2坐标系下的三维点云。三维传感器2包括至少一个相机21,至少一个结构光投影器22,以及至少三个定位特征23。其中,结构光投影器22可以是散斑投影器、条纹投影器、随机码投影器、伪随机码投影器或其他形式的编码投影器,也可以是单线或多线激光投影器。
波段切换单元3用于控制被跟踪器所捕捉的定位特征的光线波段的切换。计算处理单元4用于将三维传感器2扫描得到的三维点云实时拼接在统一坐标系下进行三维重建。
如图2所示,跟踪器补光装置12,可以由多波段跟踪补光LED 121、跟踪相机镜头122和跟踪器固定支座123实现。多波段跟踪补光LED 121均匀设置在跟踪相机镜头122的外围,跟踪相机镜头122位于跟踪器固定支座123上。
进一步地,跟踪器1包括至少两个视野有重合区域的跟踪相机11,跟踪相机11可以对跟踪器1的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄。当跟踪器1包括至少两个视野有重合区域的跟踪相机11时,根据双目视觉原理,可以进行三维重建。
跟踪器1的两个跟踪相机11的视野示意图,如图3A和图3B所示,其中01为不重合区域,02为重合区域,重合区域02内的是有效点云数据;此时可以对跟踪相机11自定义一个采集高度,其所限定的范围即感兴趣区域03。因为感光器件的扫描读取是逐行进行的,限定采集高度可以提高获取图像的速度,加快扫描效率。另外,由于最终得到的感兴趣区域03是重合区域02的子集,即裁剪掉了两个跟踪相机不重合区域01的图像,减少了图像面幅,从而减少的图像的采集、处理和传输所花费的时间和资源。
同时,如图3B所示,对于双波段光源,由于其波段不同,导致其对焦距离不同,即所对应的相机拍摄对象物体时距离不同,两个相机在不同距离的共同视野不同,因此两个相机的感光元件在不同距离的重合区域也不同。对比图3A和图3B,对于同样的两个相机,在拍摄不同波段的图像时,图3A是对焦距离较远波段的重合区域,图3B是对焦距离较近波段的重合区域。由此可知,不同的波段对应的感兴趣区域的设定也是不同的。
感兴趣区域的选择方式不限于本实施例,也可以是以其他方式根据重合区域来设置感兴趣区域,即感兴趣区域也可以是重合区域的其他子集。
利用本实施例一提供的跟踪式三维扫描系统进行三维扫描时,工作过程如下:
S11、标定三维传感器上的定位特征及三维传感器上各个相机和投影器的空间位置关系,当跟踪器包含多个跟踪相机时,同时标定各跟踪相机的相互位置关系;
S12、确定跟踪器最佳扫描范围,选择跟踪器捕捉定位特征时所需的波段;
S13、控制三维传感器投射结构光在待扫描物体表面,利用三维传感器上的相机获取二维图像,通过已标定的三维传感器相机的空间位置关系,根据三角法原理和极线约束原理重建出三维传感器坐标系下的三维点云P,然后根据已标定的三维传感器上的相机和定位特征之间的转换矩阵R2T2,即可把点云P转化到定为特征坐标系下P1:P1=P*R 2+T2;
S14、控制跟踪器捕捉三维传感器定位特征,同时定位特征在三维传感器上的空间位置分布关系已知,通过定位特征在二维图像的坐标信息,以及重建得到的三维点信息,可以利用后方交会算法得到图像的外方位元素,从而获得跟踪器到定位特征坐标系之间的转换矩阵R1T1;
S15、利用上述R1T1得到点P1到跟踪器坐标系下的点云坐标P2:P2=P1*R1+T1;从而得到点云P到跟踪器坐标系下的坐标:P2=(P*R2+T2)*R1+T1,其中即是三维传感器得到的待扫描物体表面点云在世界坐标系下的坐标,也即点云在跟踪器坐标系下进行三维重建。
上述步骤S12到S15可视需要反复进行。
实施例二:多波段扫描
基于同一发明构思,本发明实施例二提供一种跟踪式三维扫描系统,包括如图1所示的跟踪器1、三维传感器2、波段切换单元3、以及计算处理单元4。跟踪器1包括至少一个跟踪相机11,用于捕捉三维传感器2的位姿;跟踪器1;三维传感器2用于对待扫描物体进行三维扫描,以得到待扫描物体在三维传感器2坐标系下的三维点云。计算处理单元4用于将三维传感器2扫描得到的三维点云实时拼接在统一坐标系下进行三维重建。
与实施例一提供的跟踪式三维扫描系统的不同之处在于,本实施例二提供的跟踪器1包括至少一个跟踪相机11,该跟踪相机11只能捕捉单一波段的三维传感器2上的定位特征,即不支持多波段跟踪。但是,实施例二提供的三维传感器2包括至少一个相机21、至少两个对应不同波段激光的激光投影器22,以及至少三个定位特征23。光线波段切换单元3用于控制被三维传感器2捕捉的激光波段的切换,可以实现多波段扫描。
上述激光投影器22可以是单线或者多线激光投影器。
作为一种可实施方式,至少两个对应不同波段激光的激光投影器22包括分别投影红色激光和蓝色激光的激光投影器。大面幅扫描的适用波段为:(跟踪器)+红光(三维传感器);高精度扫描的适用波段为:(跟踪器)+蓝光(三维传感器)。
进一步地,三维传感器2包括至少两个视野有重合区域的相机21,至少两个视野有重合区域的相机21用于对三维传感器2的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄。该感兴趣区域的定义、原理与技术效果,与实施例一中跟踪相机1的感兴趣区域的原理与技术效果相似,此处不再赘述。
感兴趣区域的选择方式不限于本实施例,也可以是以其他方式根据重合区域来设置感兴趣区域,即感兴趣区域也可以是重合区域的其他子集。
利用本实施例二提供的跟踪式三维扫描系统进行三维扫描时,工作过程如下:
S21、标定三维传感器上的定位特征及三维传感器上各个相机和投影器的空间位置关系,当跟踪器包含多个跟踪相机时,同时标定各跟踪相机的相互位置关系;
S22、确定三维传感器最佳扫描范围,选择三维传感器适用激光波段;
S23、控制三维传感器投射结构光在待扫描物体表面,利用三维传感器上的相机获取二维图像,通过已标定的三维传感器相机的空间位置关系,根据三角法原理和极线约束原理重建出三维传感器坐标系下的三维点云P,然后根据已标定的三维传感器相机和定位特征之间的转换矩阵R2T2,即可把点云P转化到定为特征坐标系下P1:P1=P*R 2+T2;
S24、控制跟踪器捕捉三维传感器定位特征,同时定位特征在三维传感器上的空间位置分布关系已知,通过定位特征在二维图像的坐标信息,以及重建得到的三维点信息,可以利用后方交会算法得到图像的外方位元素,从而获得跟踪器到定位特征坐标系之间的转换矩阵R1T1;
S25、利用上述R1T1得到点P1到跟踪器坐标系下的点云坐标P2:P2=P1*R1+T1;从而得到点云P到跟踪器坐标系下的坐标:P2=(P*R2+T2)*R1+T1。即是三维传感器得到的待扫描物体表面点云在世界坐标系下的坐标,也即点云在跟踪器坐标系下进行三维重建。
上述S22到S25可视需要反复进行。
实施例三:多波段跟踪+多波段扫描
本实施例结合了实施例一中的多波段跟踪和实施例二中的多波段扫描的两个技术方案。
在实施例一和实施例二的基础上,本发明实施例三提供一种跟踪式三维扫描系统,如图1所示,包括跟踪器1、三维传感器2、波段切换单元3、以及计算处理单元4。
跟踪器1包含至少一个跟踪相机11,用于捕捉三维传感器2的位姿。跟踪相机11捕捉至少两个波段的三维传感器2上的定位特征,该定位特征可以是自发光标记点或反光标记点,当其为自发光标记点时,该标记点是至少两种能够发出不同波段的光线的自发光标记点;当其为反光标记点时,跟踪器1还包括至少两个对应不同波段光线的补光装置12,对该反光标记点投射不同波段的光源,并捕捉该反光标记点所反射的光线。
上述自发光标记点的自发光方式包括但不限于LED、激光器、背光板等。
三维传感器2用于通过三角测量法原理进行三维扫描,以得到待扫描物体在三维传感器2坐标系下的三维点云。三维传感器2包括至少一个用于捕捉激光轮廓线的相机21,至少两个对应不同波段激光的激光投影器22,和至少三个定位特征23。
波段切换单元3用于分别控制被跟踪器1捕捉的定位特征的光线波段的切换、和被三维传感器2捕捉的激光的波段的切换。
计算处理单元4用于将三维传感器2扫描得到的三维点云实时拼接在统一坐标系下,实现三维重建。
作为一种可实施方式,跟踪相机11捕捉的至少两个波段颜色的光线分别为红光和红外光。三维传感器2包括两个多线激光投影器,分别是投影红色激光和蓝色激光的激光投影器。
进一步地,跟踪器1包括至少两个视野有重合区域的跟踪相机11,跟踪相机11可以对跟踪器1的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄。三维传感器2也包括至少两个视野有重合区域的相机,该相机可以对三维传感器2的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄。
上述跟踪相机1与三维传感器2的相机的感兴趣区域的定义、原理与技术效果,在实施例一中已有详述。
利用本实施例二提供的跟踪式三维扫描系统进行三维扫描时,工作过程如下:
S31、标定三维传感器上的定位特征及三维传感器上各个相机和投影器的空间位置关系,当跟踪器包含多个跟踪相机时,同时标定各跟踪相机的相互位置关系;
S32、确定跟踪器和/或三维传感器相应的最佳扫描范围,选择跟踪器和三维传感器适用波段光线;
S33、控制三维传感器投射结构光在待扫描物体表面,利用三维传感器上的相机获取二维图像,通过已标定的三维传感器相机的空间位置关系,根据三角法原理和极线约束原理重建出三维传感器坐标系下的三维点云P,然后根据已标定的三维传感器相机和定位特征之间的转换矩阵R2T2,即可把点云P转化到定为特征坐标系下P1:P1=P*R 2+T2;
S34、控制跟踪器捕捉三维传感器定位特征,同时定位特征在三维传感器上的空间位置分布关系已知,通过定位特征在二维图像的坐标信息,以及重建得到的三维点信息,可以利用后方交会算法得到图像的外方位元素,从而获得跟踪器到定位特征坐标系之间的转换矩阵R1T1;
S35、利用上述R1T1得到点P1到跟踪器坐标系下的点云坐标P2:P2=P1*R1+T1;从而得到点云P到跟踪器坐标系下的坐标:P2=(P*R2+T2)*R1+T1。即是三维传感器得到的待扫描物体表面点云在世界坐标系下的坐标,也即点云在跟踪器坐标系下进行三维重建。
上述S32到S35可视需要反复进行。
本实施例中,跟踪器与三维传感器的不同波段对应的最佳扫描范围如图4A和4B所示。使用者根据精度高低的需求选择合适的扫描模式与扫描距离。L和L’分别是跟踪器在对焦距离较远和对焦距离较近波段所对应的最佳扫描范围,K和K’分别是三维传感器在对焦距离较远和对焦距离较近波段所对应的最佳扫描范围。总体上,大面幅扫描的适用波段为:红外/红光(跟踪器)+红光(三维传感器);高精度扫描的适用波段为:红光(跟踪器)+蓝光(三维传感器)。
优选地,跟踪器与三维传感器选择光线不相互干扰的两种波段,如红外(跟踪器)+红光(三维传感器),红光(跟踪器)+蓝光(三维传感器)等,具体的光线波段选择根据扫描需求而定。
本发明实施例提供的跟踪式三维扫描系统,跟踪相机可以捕捉至少两个波段光线的三维传感器上的定位特征,和/或三维传感器包含至少两个对应不同波段激光的激光投影器,通过单独调节跟踪相机所使用的对焦波段或者三位传感器的相机对焦波段,或者同时调节二者,即可兼顾扫描面幅和局部精度。跟踪器使用的近距离对焦波段可以有更高的跟踪精度,远距离对焦波段可以有更大的跟踪范围。用户在扫描较小物体,但需要较高的细节重现度时,可以选用跟踪器的跟踪相机对焦距离较近的波段,和/或选用三维传感器的相机对焦较近的波段,这样三维传感器离跟踪器的距离和三维传感器与被扫描物体的距离都较短。较短的距离使得单位长度的物体在相机感光元件上的像素更多,也就意味着获得更高的测量分辨率。此外,根据三角测量法原理,在一定的限度内,更小的相机与物体的距离会使得测量角度越小,测量精度就越高。反之,用户在测量较大物体,且不要求较高的细节重现度时,可以选用跟踪相机和/或三维传感器相机对焦均较远的波段来进行测量。
利用本发明提供的跟踪式三维扫描系统,可以较好地兼顾扫描幅面和扫描精度。同时以跟踪式的扫描方法,无须在扫描对象上粘贴标记点,灵活、方便地在复杂环境下实现对大型物体的三维扫描,用一台机器即可满足客户自定义的不同精度需求。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种跟踪式三维扫描系统,其特征在于,包括跟踪器、三维传感器、光线波段切换单元、以及计算处理单元;
所述跟踪器,用于捕捉所述三维传感器的位姿;
所述跟踪器包括至少两个视野有重合区域的跟踪相机;所述跟踪相机用于捕捉至少两个波段光线的三维传感器上的定位特征;
所述三维传感器,用于对待扫描物体进行三维扫描,以得到待扫描物体在所述三维传感器坐标系下的三维点云;
所述光线波段切换单元,用于分别控制所述跟踪相机所捕捉的定位特征的光线波段的切换和被所述三维传感器捕捉的激光的波段的切换;
所述计算处理单元,用于将所述三维传感器扫描得到的三维点云实时拼接在统一坐标系下进行三维重建;
所述跟踪相机用于对所述跟踪器的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄;两个跟踪相机的视野包括不重合区域和重合区域,重合区域内的是有效点云数据;对跟踪相机自定义一个采集高度,其所限定的范围即感兴趣区域跟踪;
所述跟踪器和所述三维传感器同时对应互不干扰的两种波段,跟踪器对应切换红外波段和红光波段,所述三维传感器对应切换红光波段和蓝光波段,其中,在所述跟踪器对应红外波段时,所述三维传感器对应红光波段;在所述跟踪器对应红光波段时,所述三维传感器对应蓝光波段。
2.根据权利要求1所述的跟踪式三维扫描系统,其特征在于,所述定位特征为至少能够发出两种不同波段光线的自发光标记点。
3.根据权利要求1所述的跟踪式三维扫描系统,其特征在于,所述定位特征为反光标记点;
所述跟踪器还包括对应不同波段光线的补光装置,所述补光装置用于向所述反光标记点投射光线。
4.根据权利要求1所述的跟踪式三维扫描系统,其特征在于,所述跟踪相机用于对所述跟踪器的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄。
5.根据权利要求4所述的跟踪式三维扫描系统,其特征在于,所述跟踪器包含至少两个视野有重合区域的跟踪相机。
6.根据权利要求1至5任一项所述的跟踪式三维扫描系统,其特征在于,所述三维传感器包括至少三个定位特征,至少一个结构光投影器,以及至少一个相机。
7.根据权利要求6所述的跟踪式三维扫描系统,其特征在于,所述结构光投影器为散斑投影器、条纹投影器、随机码投影器、伪随机码投影器、单线激光投影器、或多线激光投影器。
8.根据权利要求1所述的跟踪式三维扫描系统,其特征在于,所述三维传感器还包括至少两个视野有重合区域的相机,所述相机用于对所述三维传感器的当前波段定义对应的感兴趣区域进行拍摄。
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---|---|---|---|---|
CN112161619B (zh) * | 2020-09-16 | 2022-11-15 | 思看科技(杭州)股份有限公司 | 位姿检测方法、三维扫描路径规划方法和检测系统 |
CN112797916A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-14 | 新拓三维技术(深圳)有限公司 | 基于追踪式自动化扫描检测系统、方法及可读存储介质 |
CN112880557B (zh) * | 2021-01-08 | 2022-12-09 | 武汉中观自动化科技有限公司 | 一种多模式跟踪器系统 |
CN112902842A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-04 | 南京逸动智能科技有限责任公司 | 一种基于双目视觉的光学跟踪器及跟踪系统 |
CN113225447B (zh) * | 2021-04-14 | 2024-03-26 | 思看科技(杭州)股份有限公司 | 三维扫描系统、数据处理方法、装置和计算机设备 |
CN113409406A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-09-17 | 武汉中观自动化科技有限公司 | 一种大范围单目跟踪扫描设备 |
CN113670202A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-19 | 杭州思看科技有限公司 | 三维扫描系统和三维扫描方法 |
CN113766083A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-07 | 杭州思看科技有限公司 | 跟踪式扫描系统的参数配置方法、电子装置和存储介质 |
CN114205483B (zh) * | 2022-02-17 | 2022-07-29 | 杭州思看科技有限公司 | 扫描仪精度校准方法、装置和计算机设备 |
CN117579754A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-20 | 思看科技(杭州)股份有限公司 | 三维扫描方法、装置、计算机设备以及存储介质 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1841012A (zh) * | 2005-03-31 | 2006-10-04 | 大日本网目版制造株式会社 | 不匀检查装置以及不匀检查方法 |
CN101514962A (zh) * | 2009-03-31 | 2009-08-26 | 东北电力大学 | 荧光标记免疫试纸条检测器 |
CN104873212A (zh) * | 2015-04-05 | 2015-09-02 | 清华大学 | 双模同轴在体成像方法与系统 |
CN106403845A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-02-15 | 杭州思看科技有限公司 | 三维传感器系统及三维数据获取方法 |
CN106500628A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-03-15 | 杭州思看科技有限公司 | 一种含有多个不同波长激光器的三维扫描方法及扫描仪 |
CN107576263A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-01-12 | 四川精视科技有限公司 | 一种视觉测量镜面反射光干扰抑制方法 |
CN109000582A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-12-14 | 杭州思看科技有限公司 | 跟踪式三维扫描装置的扫描方法及系统、存储介质、设备 |
-
2019
- 2019-02-27 CN CN201910145692.1A patent/CN111623725B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1841012A (zh) * | 2005-03-31 | 2006-10-04 | 大日本网目版制造株式会社 | 不匀检查装置以及不匀检查方法 |
CN101514962A (zh) * | 2009-03-31 | 2009-08-26 | 东北电力大学 | 荧光标记免疫试纸条检测器 |
CN104873212A (zh) * | 2015-04-05 | 2015-09-02 | 清华大学 | 双模同轴在体成像方法与系统 |
CN106403845A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-02-15 | 杭州思看科技有限公司 | 三维传感器系统及三维数据获取方法 |
CN106500628A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-03-15 | 杭州思看科技有限公司 | 一种含有多个不同波长激光器的三维扫描方法及扫描仪 |
CN107576263A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-01-12 | 四川精视科技有限公司 | 一种视觉测量镜面反射光干扰抑制方法 |
CN109000582A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-12-14 | 杭州思看科技有限公司 | 跟踪式三维扫描装置的扫描方法及系统、存储介质、设备 |
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Publication number | Publication date |
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