CN202770413U - 用黑白相机获取彩色图像的三维扫描仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三维扫描仪，其包括主机以及与主机电性连接的投影仪、至少一个黑白相机。所述投影仪能够在主机的控制下分别向被扫描物体投射红、绿、蓝三种单色光，针对所述投影仪向被扫描物体投射的每种单色光，所述至少一个黑白相机能够在主机的控制下从多个角度分别拍摄被扫描物体的多张图像，并将所述多张图形反馈给所述主机处理。本实用新型的三维扫描仪中，通过采用黑白相机分别获取被扫描物体被红、绿、蓝三色光投射时的图像，从而能够得到被扫描物体上的颜色信息，便于主机后续处理得到被扫描物体的彩色图像，该彩色图像质量较好，颜色信息真实准确，能够在后续三维建模中得到真实准确的立体彩色模型，大大降低了设备成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种彩色三维扫描仪，尤其涉及一种仅用黑白相机即可获得彩色三维图像的三维扫描仪。
背景技术
三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对被扫描物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得该物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实际物体的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为物体数字化提供了相当方便快捷的手段。利用三维扫描技术制备的三维扫描仪（3D Scanner）作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点，而成为将物体三维建模的重要工具，得到越来越广泛的应用。譬如，用三维扫描仪对手板、样品、模型等被扫描物体进行扫描，可以得到该物体立体尺寸数据，这些数据能直接与计算机辅助设计（CAD：Computer Aided Design）或计算机辅助制造（CAM：ComputerAided Making）软件接口，在CAD系统中可以对数据进行调整、修补、再送到加工中心或快速成型设备上制造，可以极大的缩短产品制造周期。
一般的三维扫描仪采用投射条纹到物体表面，再用黑白相机采集图像，通过计算条纹在物体表面的变形，从而获得的物体三维轮廓信息。
现实中要求测量的物体大多是彩色的，如一些彩色的文物，不仅要求能准确获取物体的三维轮廓信息，而且希望保留尽可能真实的表面颜色纹理信息。
现有的获取彩色纹理的方法有二种：一种是把一般三维扫描仪的相机改为彩色相机，这样会增加噪声，使得数据质量变差。另一种获得彩色信息的办法是，通过在一般的扫描仪上额外增加了一个彩色相机，如单反相机。这样保证轮廓信息和较好的颜色纹理效果。然而，却增加了不少成本。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种能够用黑白相机获取彩色图像的三维扫描仪，以解决现有彩色三维扫描仪成本较高的问题。
本实用新型是这样实现的：
一种三维扫描仪，其包括主机以及与所述主机电性连接的投影仪、至少一个黑白相机。所述至少一个黑白相机与所述主机电性连接。
进一步地，所述三维扫描仪还包括一个控制系统，所述控制系统与所述投影仪、所述黑白相机、所述主机电性连接。
进一步地，所述三维扫描仪仅包括一个黑白相机，所述黑白相机相对被扫描物体可移动设置。
进一步地，所述三维扫描仪包括多个黑白相机，所述多个黑白相机相对被扫描物体位置固定，且与所述被扫描物体存在多个预定角度。
与现有技术相比，本实用新型的三维扫描仪中，通过采用黑白相机分别获取被扫描物体被红、绿、蓝三色光投射时的图像，从而能够得到被扫描物体上的颜色信息，便于后续处理得到被扫描物体的彩色图像，该彩色图像质量较好，颜色信息真实准确，能够在后续三维建模中得到真实准确的立体彩色模型，大大降低了设备成本。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
以下结合附图描述本实用新型的实施例，其中：
图1是本实用新型实施例提供的一种三维扫描仪的示意图；及
图2是本实用新型实施例提供的一种三维扫描仪的扫描方法的流程图。
具体实施方式
以下基于附图对本实用新型的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅作为实施例，并不用于限定本实用新型的保护范围。
请参阅图1，本实用新型实施例提供的三维扫描仪100包括主机、投影仪10及至少一个黑白相机20。所述投影仪10、黑白相机20均与主机电性连接。
所述投影仪10能够在主机的控制下向被扫描物体200分时投射红、绿、蓝三种单色光。为使所述影仪10能错时投射出红、绿、蓝三种单色光，所述投影仪10可包括红、绿、蓝三种单色投光光源，通过控制该三种单色投光光源依次错时点亮获得所述三种单色光。所述投影装置10也可包括一白光投光光源及红、绿、蓝三个滤光片，该三个滤光片错时遮挡在所述白光投光光源，从而获得红、绿、蓝三种单色光。
所述至少一个黑白相机20用于当所述投影仪10向被扫描物体200投射每种单色光时，在主机的控制下从多个角度分别拍摄被扫描物体200的多张图像。所述至少一个黑白相机20针对所述投影仪10向被扫描物体200投射每种单色光时，从多个角度分别拍摄被扫描物体200的多张图像，并将所述多张图像反馈给主机。在主机的后续处理中，通过计算机软件等能够以投影仪10投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体200多个角度的彩色图像。然后，主机根据所述被扫描物体多个角度的彩色图像通过计算机多目视觉成像原理即可重建出被扫描物体200的立体彩色模型，输出彩色三维图像。所述至少一个黑白相机20的数量可以为一个、二个、三个等等，其具体数量可以根据实际需要而定，黑白相机20的数量越多其三维的扫描精度越高。本实施例中，所述三维扫描仪100包括两个黑白相机20。所述黑白相机20包括CCD（电子耦合器件图像传感器）与CMOS（互补金属氧化物半导体图像传感器），在本实施例中，所述感光元件为CCD。
所述三维扫描仪100还可包括一个控制系统30，如计算机，该控制系统30连接所述主机、投影仪10及黑白相机20。所述控制系统30能够控制所述投影仪10分别向被扫描物体200投射红、绿、蓝三种单色光，且控制所述至少一个黑白相机20从多个角度分别拍摄被扫描物体200的多张图像。所述至少一个黑白相机20将所述多张图像反馈给控制系统30，由控制系统30进行后续数据处理，其后续数据处理过程类似上述主机的处理过程，控制系统30处理的结构传输至所述三维扫描仪100的主机，三维扫描仪100的主机输出彩色三维图像。也就是说，主机的处理过程转移至控制系统30进行操作，当然控制系统30也可以是嵌入在主机内的计算机软件。
优选地，所述控制系统30还能够以投影仪10投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体200多个角度的彩色图像。优选地，所述控制系统30能够根据所述被扫描物体200多个角度的彩色图像通过计算机多目视觉成像原理重建出被扫描物体200的立体彩色模型。另外，由于实际测量得到的图像的灰度值与理论值会存在误差，所以需要对图像做白平衡调整处理，优选地，所述控制系统30还能对所述被扫描物体200多个角度的彩色图像进行白平衡处理，以得到更加真实的被扫描物体200的彩色图像。
另外，当所述三维扫描仪100仅包括一个黑白相机20时，当所述投影仪10向被扫描物体200投射每种单色光时，所述控制系统30能够控制所述黑白相机20从一个角度拍摄被扫描物体200的图像后，再移动到另一个或多个角度拍摄被扫描物体200的图像。当所述三维扫描仪100包括多个黑白相机20，当所述投影仪10向被扫描物体200投射每种单色光时，所述控制系统30能够控制所述多个黑白相机20从多个角度同时拍摄被扫描物体200的图像。
请参阅图2，本实用新型实施例提供的三维扫描仪100的扫描方法包括以下步骤：a.采用投影仪10向被扫描物体200投射红色光，并采用至少一个黑白相机20从多个角度分别拍摄被扫描物体200的多张图像；b.采用投影仪10向被扫描物体200投射绿色光，并采用至少一个黑白相机20从多个角度分别拍摄被扫描物体200的多张图像；c.采用投影仪10向被扫描物体200投射蓝色光，并采用至少一个黑白相机20从多个角度分别拍摄被扫描物体200的多张图像；d.以投影仪10投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体200多个角度的彩色图像。
需要说明的是，所述步骤a、b、c之间的顺序可以互换，即顺序可以为a、b、c；a、c、b；b、a、c；b、c、a等等。
当所述投影仪10向被扫描物体200投射每种单色光时，可以采用一个黑白相机20从一个角度拍摄被扫描物体200的图像后，再移动到另一个或多个角度拍摄被扫描物体200的图像。当所述投影仪向10被扫描物体200投射每种单色光时，也可以采用多个黑白相机20从多个角度同时拍摄被扫描物体200的图像。
所述扫描方法还可包括步骤：对所述被扫描物体200多个角度的彩色图像进行白平衡处理；以及根据所述被扫描物体200多个角度的彩色图像通过计算机多目视觉成像原理重建出被扫描物体200的立体彩色模型。
与现有技术相比，本实用新型的三维扫描仪中，通过采用黑白相机分别获取被扫描物体被红、绿、蓝三色光投射时的图像，从而能够得到被扫描物体上的颜色信息，便于后续处理得到被扫描物体的彩色图像，该彩色图像质量较好，颜色信息真实准确，能够在后续三维建模中得到真实准确的立体彩色模型，大大降低了设备成本。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种三维扫描仪，其包括主机以及与所述主机电性连接的投影仪，其特征在于，该三维扫描仪还包括至少一个黑白相机，所述至少一个黑白相机与所述主机电性连接。
2.如权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述三维扫描仪还包括一个控制系统，所述控制系统与所述投影仪、所述黑白相机、所述主机电性连接。
3.如权利要求1或2所述的三维扫描仪，其特征在于，所述三维扫描仪仅包括一个黑白相机，所述黑白相机相对被扫描物体可移动设置。
4.如权利要求1或2所述的三维扫描仪，其特征在于，所述三维扫描仪包括多个黑白相机，所述多个黑白相机相对被扫描物体位置固定，且与所述被扫描物体存在多个预定角度。
5.如权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述黑白相机包括一电子耦合器件图像传感器。
6.如权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述投影仪包括红、绿、蓝三种单色投光光源。
7.如权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述投影装置包括一白光投光光源及红、绿、蓝三个滤光片。
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