CN113074659A - 三维扫描方法、装置、系统、电子装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种三维扫描方法、装置、系统、电子装置和存储介质，其中，该三维扫描方法包括：获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置；基于第一位置和第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，跟踪仪靶球配合跟踪设备使用，标记点靶球配合扫描设备使用；通过扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据转换关系将第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在扫描设备的扫描坐标系下，第二扫描数据在所述跟踪设备的全局坐标系下；根据第二扫描数据得到待测物体的三维扫描结果。通过本申请，解决了三维扫描的精度低的问题，实现了高精度的三维扫描。

Description

三维扫描方法、装置、系统、电子装置和存储介质

技术领域

本申请涉及三维扫描技术领域，特别是涉及三维扫描方法、装置、系统、电子装置和存储介质。

背景技术

三维扫描是指集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。在相关技术中，在大场景下进行三维扫描时，有的技术方案通过激光跟踪仪和扫描头进行三维扫描，激光跟踪仪根据扫描头中的靶球和发光点，获取扫描头的姿态，将轮廓传感器获得的轮廓实时统一到激光跟踪仪坐标系下；由于扫描头上的靶球与激光跟踪仪中间不能有遮挡，使用时对手法要求高，待测物体背后的特征较难扫描，且整个扫描过程中，激光跟踪仪必须固定不动，因此当环境有振动时对精度影响较大，导致三维扫描的精度较低。

目前针对相关技术中三维扫描的精度低的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种三维扫描方法、装置、系统、电子装置和存储介质，以至少解决相关技术中三维扫描的精度低的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种三维扫描方法，所述方法包括：

获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置；

基于所述第一位置和所述第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，所述跟踪仪靶球配合所述跟踪设备使用，所述标记点靶球配合所述扫描设备使用；

通过所述扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据所述转换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述扫描设备的扫描坐标系下，所述第二扫描数据在所述跟踪设备的全局坐标系下；

根据所述第二扫描数据得到所述待测物体的三维扫描结果。

在一个可行的实施例中，所述第一位置和所述第二位置重合；所述获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置；基于所述第一位置和所述第二位置，获取所述跟踪设备和所述扫描设备之间的转换关系包括：

通过所述跟踪设备获取放置在待测物体上的所述跟踪仪靶球的第一球心坐标，并根据所述第一球心坐标，获取将所述标记点靶球放置在所述待测物体上对应的第二球心坐标；其中，所述第一球心坐标和所述第二球心坐标相同；

在根据所述第二球心坐标将所述跟踪仪靶球替换为标记点靶球的情况下，利用所述标记点靶球上的标记点，获取所述转换关系。

在一个可行的实施例中，所述获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置包括：

通过测量设备的拍摄结果获取所述第一位置和第二位置；或者，通过机械精加工获取所述第一位置和第二位置；其中，所述第一位置和第二位置不同。

在一个可行的实施例中，所述根据所述第二扫描数据得到所述待测物体的三维扫描结果包括：

接收测量设备拍摄到的所述待测物体上部署的标记点的测量坐标；

根据所述测量坐标和所述第二扫描数据获取累计误差纠正后的所述三维扫描结果。

在一个可行的实施例中，所述根据所述测量坐标和所述第二扫描数据获取累计误差纠正后的所述三维扫描结果包括：

根据所述测量坐标获取所述待测物体的尺度数据，并根据所述尺度数据和所述第二扫描数据获取累计误差纠正后的所述三维扫描结果。

第二方面，本申请实施例提供了一种三维扫描装置，所述装置包括：获取模块、转换模块、坐标模块和结果模块；

所述获取模块，用于获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置；

所述转换模块，用于基于所述第一位置和所述第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，所述跟踪仪靶球配合所述跟踪设备使用，所述标记点靶球配合所述扫描设备使用；

所述坐标模块，用于通过所述扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据所述转换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述扫描设备的扫描坐标系下，所述第二扫描数据在所述跟踪设备的全局坐标系下；

所述结果模块，用于根据所述第二扫描数据得到所述待测物体的三维扫描结果。

第三方面，本申请实施例提供了一种三维扫描系统，所述系统包括：扫描设备、跟踪设备、跟踪仪靶球、标记点靶球和控制装置；

所述控制装置获取多个所述跟踪仪靶球的第一位置，以及多个所述标记点靶球的第二位置；

所述控制装置基于所述第一位置和所述第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，所述跟踪仪靶球配合所述跟踪设备使用，所述标记点靶球配合所述扫描设备使用；

所述控制装置通过所述扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据所述转换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述扫描设备的扫描坐标系下，所述第二扫描数据在所述跟踪设备的全局坐标系下；

所述控制装置根据所述第二扫描数据得到所述待测物体的三维扫描结果。

在一个可行的实施例中，所述系统还包括测量设备；其中，所述测量设备连接所述控制装置；

所述测量设备，用于拍摄所述待测物体上部署的标记点的测量坐标，并将所述测量坐标发送至所述控制装置；

所述控制装置还用于根据所述测量坐标和所述第二扫描数据获取累计误差纠正后的所述三维扫描结果。

第四方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的三维扫描方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的三维扫描方法。

相比于相关技术，本申请实施例提供的三维扫描方法、装置、系统、电子装置和存储介质，通过获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置；基于第一位置和第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，跟踪仪靶球配合跟踪设备使用，标记点靶球配合扫描设备使用；通过扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据转换关系将第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在扫描设备的扫描坐标系下，第二扫描数据在所述跟踪设备的全局坐标系下；根据第二扫描数据得到待测物体的三维扫描结果，解决了三维扫描的精度低的问题，实现了高精度的三维扫描。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例中一种三维扫描应用场景的示意图；

图2是根据本申请实施例的一种三维扫描方法的流程图；

图3是根据本申请实施例的另一种三维扫描方法的流程图；

图4是根据本申请实施例的一种待测物体的示意图；

图5是根据本申请实施例的一种三维扫描装置的结构框图；

图6是根据本申请实施例的一种三维扫描系统的结构框图；

图7是根据本申请实施例的一种计算机设备内部的结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

在本实施例中，提供了一种三维扫描的应用场景，图1是根据本申请实施例中一种三维扫描应用场景的示意图，如图1所示，在该应用环境中，包括扫描设备12、跟踪设备14和控制装置16。该控制装置16分别与扫描设备12、跟踪设备14进行通信；该控制装置16获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置，并基于该第一位置和该第二位置，获取跟踪设备14和扫描设备12之间的转换关系，进而根据该转换关系对该扫描设备12获取得到的待测物体的第一扫描数据进行坐标转换，最终得到待测物体的三维扫描结果；其中，跟踪仪靶球配合跟踪设备14使用，标记点靶球配合扫描设备12使用。该扫描设备12可以包括但不限于各种手持激光扫描仪等用于三维扫描的设备；该跟踪设备14可以包括但不限于激光跟踪仪、定位仪及测距仪等用于追踪定位的设备；该控制装置16可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现，或者，该控制装置16也可以采用单片机或主控芯片等装置来实现。

本实施例还提供了一种三维扫描方法，图2是根据本申请实施例的一种三维扫描方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置。

在本步骤中，用户可以根据实际需求将上述多个跟踪仪靶球所适配的靶座或多个标记点靶球所适配的靶座分别部署在待测物体上，当然，在跟踪仪靶球与标记点靶球同时存在的方案中，可以同时在待测物体上部署。需要说明的是，各跟踪仪靶球和各标记点靶球放置在该待测物体上的适当位置，即，放置的位置一般是三个以上，多个放置位置尽量包裹待测物体，并且各放置位置上的跟踪仪靶球需要被跟踪设备检测到，以便跟踪设备对跟踪仪靶球的球心坐标进行精确计算。

步骤S204，基于该第一位置和该第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，该跟踪仪靶球配合该跟踪设备使用，该标记点靶球配合该扫描设备使用。

具体地，跟踪设备可以定位到跟踪仪靶球的位置，从而求出跟踪仪靶球球心的坐标，扫描设备可以扫描标记点靶球的位置，从而求出标记点靶球球心的坐标，在跟踪仪靶球球心坐标和标记点靶球球心坐标之间的位置关系(或者重合，或者存在一定关系)已知的情况下，可以求出扫描设备和跟踪设备之间的坐标的转换关系。另外，上述跟踪设备可以为激光跟踪仪或其他用于跟踪目标的设备；上述扫描设备可以为手持激光扫描仪或其他用于扫描待测物体的设备。本实施例中，通过利用该跟踪设备进行全局定位，从而获取到各跟踪设备和各扫描设备之间的转换关系。

步骤S206，通过该扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据该转换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，该第一扫描数据在该扫描设备的扫描坐标系下，该第二扫描数据在该跟踪设备的全局坐标系下。

其中，在进行扫描的过程中，上述扫描设备对上述待测物体的表面进行扫描得到第一扫描数据，并且上述跟踪设备均用于跟踪扫描设备的位置。通过上述转换关系，可以将该扫描设备的扫描坐标系下的第一扫描数据转换到跟踪设备的全局坐标系下，得到坐标统一的第二扫描数据。

步骤S208，根据该第二扫描数据得到该待测物体的三维扫描结果。

其中，将上述坐标统一后的第二扫描数据，作为三维扫描方法中最终得到的针对上诉待测物体的三维扫描结果。

在相关技术中，摄影测量获取标记点坐标时，对标尺精度要求较高，扫描大型物体时需要放置多个标尺以保证局部精度；在整个拍摄过程中标尺需保证固定不动，耗时较长。此外，通过激光跟踪仪和扫描头配套扫描时，扫描头上的靶球与激光跟踪仪中间不能有遮挡，使用时对手法要求高，待测物体背后的特征较难扫描，盲区大；且整个扫描过程中，激光跟踪仪必须固定不动，环境有振动时，精度影响较大。

相比于相关技术，本申请实施例通过上述步骤S202至步骤S208，通过多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系，坐标模块56通过扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，利用转换关系对第一扫描数据进行坐标转换得到第二扫描数据，从而基于扫描设备进行全局定位得到跟踪设备和扫描设备之间的转换关系，最终根据该转换关系得到高精度的三维扫描结果，解决了三维扫描的精度低的问题，实现了快速、准确的高精度三维扫描。

本实施例还提供了一种三维扫描方法，上述第一位置和上述第二位置重合，图3是根据本申请实施例的另一种三维扫描方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S302，通过该跟踪设备获取放置在待测物体上的该跟踪仪靶球的第一球心坐标，并根据该第一球心坐标，获取将该标记点靶球放置在该待测物体上对应的第二球心坐标；其中，该第一球心坐标和该第二球心坐标相同。

其中，在三维扫描开始的情况下，用户可以将靶座固定在待测物体表面的适当位置上，并将跟踪仪靶球对应放置在该各个靶座上。则跟踪设备通过追踪该跟踪仪靶球的位置，从而确定该跟踪仪靶球准确的第一球心坐标。确定上述第一球心坐标之后，用户可以将固定在靶座上的跟踪仪靶球替换为标记点靶球；因此该标记点靶球的第二球心坐标在上述待测物体上所处的位置，与之前第二球心坐标在该待测物体上该的位置相同。该标记点靶球中间是标记点，且该标记点靶球的球心与相对应的该跟踪靶球重合。利用该标记点靶球的标记点进行定位以保证扫描精度，并通过扫描设备对待测物体进行扫描，进而得到该待测物体的表面三维信息。

步骤S304，在根据该第二球心坐标将该跟踪仪靶球替换为标记点靶球的情况下，利用该标记点靶球上的标记点，获取该转换关系。

具体地，由于跟踪设备无法测出标记点靶球的第二球心坐标，但可以测出跟踪仪靶球的第一球心坐标，因此上述第二球心坐标可以通过跟踪设备和跟踪仪靶球配套使用获取得到；且上述第二球心坐标是很精确的，相当于是一个标准，按照这个标准可以得到跟踪仪靶球和标记点靶球之间的对应坐标的转换关系，进而将扫描得到的表面三维信息转换到跟踪设备的跟踪坐标系下，得到精确的三维扫描结果。

通过上述步骤S302至步骤S304，通过跟踪设备，跟踪获取放置在待测物体上跟踪仪靶球的更精确的第一球心坐标，再基于该第一球心坐标将该跟踪仪靶球替换为标记点靶球，并通过扫描设备，利用标记点靶球上的标记点对待测物体进行扫描得到表面三维信息，从而根据该第一球心坐标和表面三维信息得到高精度的三维扫描结果，进一步提高了三维扫描的精度，实现了快速、准确的高精度三维扫描。

在一个可行的实施例中，上述步骤S202还包括如下步骤：通过测量设备的拍摄结果获取该第一位置和第二位置；或者，通过机械精加工获取该第一位置和第二位置；其中，该第一位置和第二位置不同。

具体地，上述多个跟踪仪靶球和多个标记点靶球可以分别部署安装在上述待测物体上的不同位置。这两类靶球的位置关系可以预先由全局的测量设备测量得到，即通过测量设备可以拍摄出第一位置和第二位置，进而得到该第一位置和该第二位置之间的位置关系。或者也可以通过机械精加工的方式保证上述位置关系；其中，在跟踪仪靶球和标记点靶球之间是通过机械精加工确定位置的情况下，二者通过刚性连接的方式连接在一起，其位置在出厂时已经给出精确的坐标值。例如，本实施例中的机械精加工的方式可以为：在预先部署安装在待测物体上的靶球的时候，加工人员就会按照预先设定的跟踪仪靶球和标记点靶球之间的位置关系把各靶球部署加工出来。通过上述两类靶球之间的位置关系，最终可以得到上述跟踪设备和上述扫描设备之间的第一变换关系。需要说明的是，上述测量设备可以是摄像测量设备、扫描仪或者其他可以用于确定靶球位置的设备。

通过上述实施例，在多个跟踪仪靶球和多个标记点靶球位于不同位置的情况下，通过全局的测量设备，或者通过机械精加工获取到各跟踪仪靶球放置的第一位置，以及各标记点靶球放置的第二位置，从而在保证三维扫描精度的情况下下有效提高了三维扫描方法的处理效率。

在一个可行的实施例中，上述步骤S208还包括如下步骤：接收测量设备拍摄到的该待测物体上部署的标记点的测量坐标；根据该测量坐标和该第二扫描数据获取累计误差纠正后的该三维扫描结果。

其中，在根据上述第一球心坐标将各跟踪仪靶球分别替换为标记点靶球的情况下，或者在各跟踪仪靶球和各标记点靶球均部署在待测物体表面的不同位置的情况下，接收测量设备拍摄到的该待测物体上的标记点的测量坐标，并对扫描设备对该待测物体进行扫描扫描得到的第一扫描数据进行坐标转换以得到第二扫描数据；根据该测量坐标和该第二扫描数据，得到累计误差纠正后的三维扫描结果。其中，该测量设备可以通过拍摄直接获取待测物体表面的高精度空间三维坐标值。

具体地，可以使用测量设备拍摄待测物体上的摄影测量坐标，即标记点的坐标，以及拍摄获取上述标记点靶球的球心坐标；然后通过手持式扫描仪等扫描设备对该待测物体进行扫描，获取表面三维信息，并在结合上述摄影测量坐标和球心坐标的基础上对该表面三维信息进行整体优化，以获得高精度的三维扫描结果。可以理解的是，该标记点为在使用手持扫描仪等扫描大工件的待测物体时，需要在待测物体上贴适当数量的标记点，以使每次扫描的数据更完整。

在一个可行的实施例中，上述根据该测量坐标和该第二扫描数据获取累计误差纠正后的该三维扫描结果还包括以下步骤：根据该测量坐标获取该待测物体的尺度数据，并根据该尺度数据和该第二扫描数据获取累计误差纠正后的该三维扫描结果。其中，可以将待测物体的长度、宽度或对角线等尺度数据作为摄像测量的标尺，具体地，通过测量设备拍摄到的该待测物体的图像，获取该待测物体的尺度数据；将该尺度数据作为该测量设备的标尺，根据该标尺获取该三维扫描结果的累计误差纠正结果，从而纠正三维扫描的累计误差，进一步提高三维扫描的精度。

通过上述实施例，通过测量设备获取的待测物体上的摄影测量坐标，以及结合球心坐标，对表面三维信息进行整体优化，也可以获得高精度的三维扫描结果，从而有效提高三维扫描的精度。

下面结合实际应用场景对本发明的实施例进行详细说明。图4是根据本申请实施例的一种待测物体的示意图，如图4所示，该待测物体可以为一艘大型轮船，用长方体物件模型表示；其中，扫描设备选用手持激光扫描仪，且跟踪设备选用激光跟踪仪。则针对该大型轮船进行三维扫描的流程包括如下步骤：

步骤S402，在物体表面贴适当的标记点；其中，在使用手持扫描仪扫描大工件时，需要在待测物体上贴适当数量的标记点，例如，如图4所示，在该大型轮船的表面可以贴标记点。

步骤S404，将跟踪仪靶球安装在大型轮船的适当位置；激光跟踪仪追踪该跟踪仪靶球的位置，从而确定该跟踪仪靶球的准确的球心坐标；其中，以图4所示的A、B、C、D处的位置为例，作为确定的跟踪仪靶球的安装位置。

步骤S406，将大型轮船安装的各跟踪仪靶球分别替换为标记点靶球；其中，各标记点靶球的球心，与对应的各跟踪仪靶球的球心重合。

步骤S408，利用手持激光扫描仪对大型轮船进行扫描，获取表面三维信息。在此步骤中，手持激光扫描仪获取到的表面三维信息是在手持激光扫描仪坐标系下的数据，需要根据扫描设备和跟踪设备之间的转换关系将获取的表面三维信息转换至激光跟踪仪的坐标系下，然后再基于S404获取的球心坐标，对表面三维信息进行整体优化，获得高精度的三维扫描结果，也可以先将手持激光扫描仪获取到的表面三维信息进行整体优化，将优化后的表面三维信息转换至激光跟踪仪坐标系下。

另一种实施方式为：使用测量设备拍摄该大型轮船上的各标记点的三维坐标及标记点靶球的球心坐标；在手持激光扫描仪获取的表面三维信息，并在结合摄影测量坐标和球心坐标的基础上对表面三维信息进行整体优化，获得高精度的三维扫描结果，也可以先将手持激光扫描仪获取的表面三维信息转换至激光跟踪仪坐标系下，优化转换后的结果；其中，该大型轮船中的对角线AD和BC可以作为全局摄影测量的标尺来纠正累计误差。

通过上述步骤S402至步骤S408，通过跟踪仪靶球、配套跟踪仪靶球使用的激光跟踪仪、标记点靶球和手持激光扫描仪进行三维扫描，并且上述流程可以应用于轮船、汽车等大场景扫描，从而实现了大场景下的高精度三维扫描。

应该理解的是，虽然图2和图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2和图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本实施例还提供了一种三维扫描装置，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”、“单元”、“子单元”等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是根据本申请实施例的一种三维扫描装置的结构框图，如图5所示，该装置包括：获取模块52、转换模块54、坐标模块56和结果模块58；

该获取模块52，用于获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置；该转换模块54，用于基于该第一位置和该第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，该跟踪仪靶球配合该跟踪设备使用，该标记点靶球配合该扫描设备使用；该坐标模块56，通过该扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据该转换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，该第一扫描数据在该扫描设备的扫描坐标系下，该第二扫描数据在该跟踪设备的全局坐标系下；该结果模块58，用于根据该第二扫描数据得到该待测物体的三维扫描结果。

通过上述实施例，转换模块54通过多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系，并通过扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，利用转换关系对第一扫描数据进行坐标转换得到第二扫描数据，从而通过结果模块58，根据球心坐标和表面三维信息得到高精度的三维扫描结果，解决了三维扫描的精度低的问题，实现了高精度的三维扫描。

在一个可行的实施例中，该第一位置和该第二位置重合；上述转换模块54还用于通过该跟踪设备获取放置在待测物体上的该跟踪仪靶球的第一球心坐标，并根据该第一球心坐标，获取将该标记点靶球放置在该待测物体上对应的第二球心坐标；其中，该第一球心坐标和该第二球心坐标相同；该转换模块54在根据该第二球心坐标将该跟踪仪靶球替换为标记点靶球的情况下，利用该标记点靶球上的标记点，获取该转换关系。

在一个可行的实施例中，上述获取模块52还用于通过测量设备的拍摄结果获取该第一位置和第二位置；或者，通过机械精加工获取该第一位置和第二位置；其中，该第一位置和第二位置不同。

在一个可行的实施例中，上述结果模块58还用于接收测量设备拍摄到的该待测物体上部署的标记点的测量坐标；该结果模块58根据该测量坐标和该第二扫描数据获取累计误差纠正后的该三维扫描结果。

在一个可行的实施例中，上述结果模块58还用于根据该测量坐标获取该待测物体的尺度数据，并根据该尺度数据和该第二扫描数据获取累计误差纠正后的该三维扫描结果。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本实施例还提供了一种三维扫描系统，图6是根据本申请实施例的一种三维扫描系统的结构框图，如图6所示，该系统包括：扫描设备12、跟踪设备14、跟踪仪靶球62、标记点靶球64和控制装置16；该控制装置16获取多个该跟踪仪靶球62的第一位置，以及多个该标记点靶球64的第二位置；该控制装置16基于该第一位置和该第二位置，获取跟踪设备14和扫描设备12之间的转换关系；其中，该跟踪仪靶球62配合该跟踪设备14使用，该标记点靶球64配合该扫描设备12使用；该控制装置16通过该扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据该转换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，该第一扫描数据在该扫描设备12的扫描坐标系下，该第二扫描数据在该跟踪设备14的全局坐标系下；该控制装置16根据该第二扫描数据得到该待测物体的三维扫描结果。

通过上述实施例，控制装置多个跟踪仪靶球62的第一位置，以及多个标记点靶球64的第二位置，获取跟踪设备14和扫描设备12之间的转换关系，并通过扫描设备12获取针对待测物体的第一扫描数据，利用转换关系对第一扫描数据进行坐标转换得到第二扫描数据，从而基于扫描设备12进行全局定位得到跟踪设备14和扫描设备12之间的转换关系，最终根据该转换关系得到高精度的三维扫描结果，解决了三维扫描的精度低的问题，实现了高精度的三维扫描。

在一个可行的实施例中，上述第一位置和上述第二位置重合；该控制装置16还用于通过该跟踪设备14获取放置在待测物体上的该跟踪仪靶球62的第一球心坐标，并根据该第一球心坐标，获取将该标记点靶球64放置在该待测物体上对应的第二球心坐标；其中，该第一球心坐标和该第二球心坐标相同；该控制装置16在根据该第二球心坐标将该跟踪仪靶球62替换为标记点靶球64的情况下，利用该标记点靶球64上的标记点，获取该转换关系。

在一个可行的实施例中，该控制装置16，还用于通过三维扫描系统的测量设备的拍摄结果获取该第一位置和第二位置；或者，通过机械精加工获取该第一位置和第二位置；其中，该第一位置和第二位置不同。

在一个可行的实施例中，该三维扫描系统还包括测量设备；其中，该测量设备连接该控制装置16；该测量设备，用于拍摄该待测物体上部署的标记点的测量坐标，并将该测量坐标发送至该控制装置16；该控制装置16还用于根据该测量坐标和该第二扫描数据获取累计误差纠正后的该三维扫描结果。

在一个可行的实施例中，该控制装置16还根据该测量坐标获取该待测物体的尺度数据，并根据该尺度数据和该第二扫描数据获取累计误差纠正后的该三维扫描结果。

本实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，图7是根据本申请实施例的一种计算机设备内部的结构图，如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储转换关系。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述三维扫描方法。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本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，获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置。

S2，基于该第一位置和该第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，该跟踪仪靶球配合该跟踪设备使用，该标记点靶球配合该扫描设备使用。

S3，通过该扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据该转换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，该第一扫描数据在该扫描设备的扫描坐标系下，该第二扫描数据在该跟踪设备的全局坐标系下。

S4，根据该第二扫描数据得到该待测物体的三维扫描结果。

需要说明的是，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。

另外，结合上述实施例中的三维扫描方法，本申请实施例可提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种三维扫描方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种三维扫描方法，其特征在于，所述方法包括：

获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置；

基于所述第一位置和所述第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，所述跟踪仪靶球配合所述跟踪设备使用，所述标记点靶球配合所述扫描设备使用；

通过所述扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据所述转换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述扫描设备的扫描坐标系下，所述第二扫描数据在所述跟踪设备的全局坐标系下；

根据所述第二扫描数据得到所述待测物体的三维扫描结果。

2.根据权利要求1所述的三维扫描方法，其特征在于，所述第一位置和所述第二位置重合；所述获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置；基于所述第一位置和所述第二位置，获取所述跟踪设备和所述扫描设备之间的转换关系包括：

通过所述跟踪设备获取放置在待测物体上的所述跟踪仪靶球的第一球心坐标，并根据所述第一球心坐标，获取将所述标记点靶球放置在所述待测物体上对应的第二球心坐标；其中，所述第一球心坐标和所述第二球心坐标相同；

在根据所述第二球心坐标将所述跟踪仪靶球替换为标记点靶球的情况下，利用所述标记点靶球上的标记点，获取所述转换关系。

3.根据权利要求1所述的三维扫描方法，其特征在于，所述获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置包括：

通过测量设备的拍摄结果获取所述第一位置和第二位置；或者，通过机械精加工获取所述第一位置和第二位置；其中，所述第一位置和第二位置不同。

4.根据权利要求1至3任一项所述的三维扫描方法，其特征在于，所述根据所述第二扫描数据得到所述待测物体的三维扫描结果包括：

接收测量设备拍摄到的所述待测物体上部署的标记点的测量坐标；

根据所述测量坐标和所述第二扫描数据获取累计误差纠正后的所述三维扫描结果。

5.根据权利要求4所述的三维扫描方法，其特征在于，所述根据所述测量坐标和所述第二扫描数据获取累计误差纠正后的所述三维扫描结果包括：

根据所述测量坐标获取所述待测物体的尺度数据，并根据所述尺度数据和所述第二扫描数据获取累计误差纠正后的所述三维扫描结果。

6.一种三维扫描装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块、转换模块、坐标模块和结果模块；

所述获取模块，用于获取多个跟踪仪靶球的第一位置，以及多个标记点靶球的第二位置；

所述转换模块，用于基于所述第一位置和所述第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，所述跟踪仪靶球配合所述跟踪设备使用，所述标记点靶球配合所述扫描设备使用；

所述坐标模块，用于通过所述扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据所述转换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述扫描设备的扫描坐标系下，所述第二扫描数据在所述跟踪设备的全局坐标系下；

所述结果模块，用于根据所述第二扫描数据得到所述待测物体的三维扫描结果。

7.一种三维扫描系统，其特征在于，所述系统包括：扫描设备、跟踪设备、跟踪仪靶球、标记点靶球和控制装置；

所述控制装置获取多个所述跟踪仪靶球的第一位置，以及多个所述标记点靶球的第二位置；

所述控制装置基于所述第一位置和所述第二位置，获取跟踪设备和扫描设备之间的转换关系；其中，所述跟踪仪靶球配合所述跟踪设备使用，所述标记点靶球配合所述扫描设备使用；

所述控制装置通过所述扫描设备获取针对待测物体的第一扫描数据，并根据所述转换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述扫描设备的扫描坐标系下，所述第二扫描数据在所述跟踪设备的全局坐标系下；

所述控制装置根据所述第二扫描数据得到所述待测物体的三维扫描结果。

8.根据权利要求7所述的三维扫描系统，其特征在于，所述系统还包括测量设备；其中，所述测量设备连接所述控制装置；

所述测量设备，用于拍摄所述待测物体上部署的标记点的测量坐标，并将所述测量坐标发送至所述控制装置；

所述控制装置还用于根据所述测量坐标和所述第二扫描数据获取累计误差纠正后的所述三维扫描结果。

9.一种电子装置，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权利要求1至5中任一项所述的三维扫描方法。

10.一种存储介质，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权利要求1至5中任一项所述的三维扫描方法。

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