CN204064245U - 一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，包括线激光装置、背板和移动设备，所述线激光装置、背板和移动设备之间位置呈三角关系；所述移动设备中设有控制装置、显示装置、摄像装置和数据存储装置，所述控制装置分别与所述显示装置、摄像装置和数据存储装置相连；所述线激光装置用于向置于所述背板与线激光装置之间的待测物体投射线激光；所述移动设备用于获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据，并基于此图像数据构建待测物体的三维图像模型。本实用新型还提供了另外二种系统。采用本实用新型所提供的系统，可实现利用移动设备对物体的三维扫描，有利促进三维扫描技术在日常生活中的应用。

Description

一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统

技术领域

本实用新型属于三维扫描技术领域，具体涉及一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统。

背景技术

三维扫描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，目前，已广泛应用于工业设计、逆向工程、影视制作、地貌测量等领域，但现实中，要完成物体三维扫描的任务需要借助于大型、昂贵的设备，因此，人们在日常生活中还不能便捷的实现对物体的三维扫描。

智能移动设备有着使用方便的特性，并且，随着科技的进步，也有越来越多功能集于其中，例如，其照相机可用于拍摄图像和视频通话等，因此，其在人们日常生活中被广泛应用，故，如何利用这些智能移动设备进行物体的三维扫描，则越来越受到关注。

实用新型内容

针对上述技术需求，本实用新型提供一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其可以满足人们利用移动设备进行物体三维扫描的需求，且系统易于搭建，有利技术实现。

本实用新型的技术方案有三种，具体如下：

第一种，一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，包括线激光装置、背板和移动设备，所述线激光装置、背板和移动设备之间位置呈三角关系；

所述移动设备中设有控制装置、显示装置、摄像装置和数据存储装置，所述控制装置分别与所述显示装置、摄像装置和数据存储装置相连；

所述线激光装置用于向置于所述背板与线激光装置之间的待测物体投射线激光；

所述移动设备用于获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据，并基于此图像数据构建待测物体的三维图像模型；

所述控制装置用于控制所述图像数据的获取以及三维图像模型的构建；

所述摄像装置用于获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据，优选为CMOS相机。

所述数据存储装置用于存储由摄像装置经控制装置传送过来的图像数据；

所述显示装置用于显示控制装置基于数据存储装置中的图像数据，所构建的三维图像模型。

所述背板由表面带有标识点位的两相交平板组成。

第二种，一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，包括线激光装置、背板和移动设备，所述线激光装置、背板和移动设备之间位置呈三角关系；

所述移动设备中设有控制装置、显示装置、摄像装置、数据存储装置和接口装置，所述控制装置分别与所述接口装置、显示装置、摄像装置和数据存储装置相连；

所述接口装置用于连接所述线激光装置与控制装置，优选为USB接口。

所述线激光装置用于向置于所述背板与线激光装置之间的待测物体投射线激光；

所述移动设备用于控制所述线激光装置向置于所述背板与线激光装置之间的待测物体投射线激光，以及获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据，并基于此图像数据构建待测物体的三维图像模型；

所述控制装置用于控制所述线激光装置向待测物体投射线激光，以及控制所述图像数据的获取和三维图像模型的构建；

所述摄像装置用于获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据。

所述数据存储装置用于存储由摄像装置经控制装置传送过来的图像数据；

所述显示装置用于显示控制装置基于数据存储装置中的图像数据，所构建的三维图像模型。

第三种，一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，包括移动设备和背板，所述移动设备中设有线激光装置、控制装置、显示装置、摄像装置和数据存储装置，所述控制装置分别与所述线激光装置、显示装置、摄像装置和数据存储装置相连；

所述线激光装置用于向置于所述背板与移动设备之间的待测物体投射线激光；

所述移动设备用于向置于所述背板与线激光装置之间的待测物体投射线激光，并获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据，以及基于此图像数据构建待测物体的三维图像模型；

所述控制装置用于控制向所述待测物体投射线激光，以及控制所述图像数据的获取和三维图像模型的构建；

所述摄像装置用于获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据；

所述数据存储装置用于存储由摄像装置经控制装置传送过来的图像数据；

所述显示装置用于显示控制装置基于数据存储装置中的图像数据，所构建的三维图像模型。

本实用新型的有益效果为：

利用移动设备实现了物体的三维扫描，将有利促进三维扫描技术在日常生活中的应用。

附图说明

图1为本实用新型所提供的利用移动设备实现三维图像扫描的系统的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型所提供的第一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统，包括线激光器1、背板2和手机移动设备3，线激光器1、背板2和手机移动设备3之间的位置，在空间上呈三角关系。

其中，背板2由两相交设置的平板201、202组成，平板201、202上分别错落设置有带有二维码的正方形标识方块5，由对角方向上相邻两标识方块5可确定出角点标识点位p，待测物体4设于线激光器1和背板2之间，手机移动设备3中设有中央控制器301、CMOS相机302、存储器303和显示器304；中央控制器301分别与CMOS相机302、内存303和显示屏304相连。

该系统的具体工作过程如下：

第一步，线激光器1向背板2和待测物体4投射线激光，在平板201、202和待测物体4上依次形成了光条102、103和104。

第二步，中央控制器301通过控制CMOS相机302，来获取光条104的二维图像数据，并以此计算出光条104的三维图像数据。

中央控制器301先发送指令给CMOS相机302，令其获取光条104的二维图像数据。

之后，CMOS相机302将获取到的二维图像数据结果反馈至中央控制器301。

最后，中央控制器301利用所获取到的二维图像数据,计算出光条104的三维图像数据。具体的计算三维图像数据的方法如下所述：

（1）利用平板201、202中的角点标识点位p在其对应所在平板空间坐标系和其对应的图像所在相机空间坐标系的位置，以及计算机视觉的PnP算法，确定平板201、202的位姿（即位置和姿态）。

具体来说，平板空间坐标系是根据平板201、202带有标识方块5的一面为基础而建立，图中省略；相机空间坐标系是以相机所在位置为坐标系原心而建立，图中亦省略；在平板201、202中分别寻找至少3个角点标识点位p，利用PnP算法即可计算出相机空间坐标系与平板空间坐标系之间的空间坐标变换，从而得到平板201、202在相机空间坐标系内的位置。（PnP算法为计算机视觉领域的公知技术，在此不再赘述）。

上述确定平板201、202位姿的过程中，角点标识点位p与其图像对应关系的建立，是通过扫描其相邻带有二维码的两标识方块5而确定的。具体原理就是，通过扫描二维码，先确定出两相邻标识方块5的图像与其实物间的关系，再利用这一对应关系，确定出由该两相邻标识方块5所确定的角点标识点位p的图像与其实物间的对应关系。

（2）线激光器1向背板2和待测物体4投射线激光后，在平板201、202和待测物体4上，依次形成了光条102、103和104，所述光条102、103位于一线激光平面101上，基于光条102、103和其图像对应关系的确定（所述光条102、103的图像在图中省略），以及CMOS相机3的内部参数和平板201和202的位姿，可以建立线激光平面101的方程。（具体线激光平面方程的建立过程为公知技术，在此不再赘述）。

（3）基于CMOS相机3的内部参数以及线激光平面101的方程，对于光条104中任意一点q的图像（所述点q的图像在图中省略），可建立其线激光直线方程，求解该线激光直线方程和线激光平面方程的解，即为点q的坐标。（具体线激光直线方程的建立，及求解点坐标的过程为公知技术，在此不再赘述）。

通过上述三个步骤，即得到待测物体4表面光条104的坐标，之后，可通过上下移动线激光器1，获得待测物体4一个曲面片的坐标。

第三步，中央控制器301将获取到的三维图像数据传送至存储器303中保存。

第四步，中央控制器301调用存储器303中的三维图像数据，并将其传送至显示器304，以在显示器304上显示三维图像模型。

与如图1所示的系统相比，图2所示系统的区别在于：

手机移动设备3中还包括USB接口305，控制装置301通过该接口控制线激光器1。

相应地，该系统具体工作过程的第一步则为：控制装置301经USB接口305发送指令给线激光器1，令其向背板2和待测物体4投射线激光，并在平板201、202和待测物体4上依次形成了光条102、103和104。

与如图1所示的系统相比，图3所示系统的区别在于：

线激光器1设于手机移动设备3中，与控制器301相连。

相应地，该系统具体工作过程的第一步则为：控制装置301发送指令给线激光器1，令其向背板2和待测物体4投射线激光，并在平板201、202和待测物体4上依次形成了光条102、103和104。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，包括线激光装置、背板和移动设备，所述线激光装置、背板和移动设备之间位置呈三角关系；

所述移动设备中设有控制装置、显示装置、摄像装置和数据存储装置，所述控制装置分别与所述显示装置、摄像装置和数据存储装置相连；

所述线激光装置用于向置于所述背板与线激光装置之间的待测物体投射线激光；

所述移动设备用于获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据，并基于此图像数据构建待测物体的三维图像模型；

所述控制装置用于控制所述图像数据的获取以及三维图像模型的构建；

所述摄像装置用于获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据；

所述数据存储装置用于存储由摄像装置经控制装置传送过来的图像数据；

所述显示装置用于显示控制装置基于数据存储装置中的图像数据，所构建的三维图像模型。

2.如权利要求1所述的利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，所述背板由表面带有标识点位的两相交平板组成。

3.如权利要求1或2中所述的利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，所述摄像装置为CMOS相机。

4.一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，包括线激光装置、背板和移动设备，所述线激光装置、背板和移动设备之间位置呈三角关系；

所述移动设备中设有控制装置、显示装置、摄像装置、数据存储装置和接口装置，所述控制装置分别与所述接口装置、显示装置、摄像装置和数据存储装置相连；

所述接口装置用于连接所述线激光装置与控制装置；

所述线激光装置用于向置于所述背板与线激光装置之间的待测物体投射线激光；

所述移动设备用于控制所述线激光装置向置于所述背板与线激光装置之间的待测物体投射线激光，以及获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据，并基于此图像数据构建待测物体的三维图像模型；

所述控制装置用于控制所述线激光装置向待测物体投射线激光，以及控制所述图像数据的获取和三维图像模型的构建；

所述摄像装置用于获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据；

所述数据存储装置用于存储由摄像装置经控制装置传送过来的图像数据；

所述显示装置用于显示控制装置基于数据存储装置中的图像数据，所构建的三维图像模型。

5.如权利要求4所述的利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，所述接口装置为USB接口。

6.一种利用移动设备实现三维图像扫描的系统，其特征在于，包括移动设备和背板，所述移动设备中设有线激光装置、控制装置、显示装置、摄像装置和数据存储装置，所述控制装置分别与所述线激光装置、显示装置、摄像装置和数据存储装置相连；

所述线激光装置用于向置于所述背板与移动设备之间的待测物体投射线激光；

所述移动设备用于向置于所述背板与线激光装置之间的待测物体投射线激光，并获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据，以及基于此图像数据构建待测物体的三维图像模型；

所述控制装置用于控制向所述待测物体投射线激光，以及控制所述图像数据的获取和三维图像模型的构建；

所述摄像装置用于获取所述线激光装置投射下的背板和待测物体图像数据；

所述数据存储装置用于存储由摄像装置经控制装置传送过来的图像数据；

所述显示装置用于显示控制装置基于数据存储装置中的图像数据，所构建的三维图像模型。