一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法及系统技术方案

技术编号:20358352 阅读:23 留言:0更新日期:2019-02-16 14:37
本发明专利技术公开了一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法及系统,其中方法包括:获取被扫描物体在不同视角的2D图像;基于获取的2D图像,识别被扫描物体的边缘曲线;对被扫描物体的边缘曲线进行三维重建,获得被扫描物体的边缘在扫描仪坐标系下的三维坐标,并将其作为备选三维点集合;从备选三维点集合中筛选出正确匹配被扫描物体的边缘的真实三维点集合;获取当前扫描仪的全局位置坐标,进行坐标转换,得到被扫描物体的边缘曲线上的真实三维点的全局坐标。利用本发明专利技术可以对工件的外轮廓及沟槽、键槽、孔洞等边缘进行精确的识别和测量,从而得到准确的三维数据。其检测精度高,识别准确,响应迅速,能够有效避免误匹配的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法及系统
本专利技术涉及图像检测
,尤其涉及一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法及系统。
技术介绍
手持式三维扫描仪是利用光学成像原理获取被测量物体三维数据信息的一种便携设备,通常包括至少一个结构光投影器、至少两个相机以及用于进行三维数字图像处理的计算单元。手持式三维扫描仪广泛应用于工业产品检测、逆向工程、仿真、定位等领域。在对精密零件进行三维扫描时,往往需要对零件边缘,例如其外轮廓、沟槽、孔、圆角、轴肩、键槽等进行精确的识别和检测,以便对零件误差进行准确分析。数字图像的边缘检测是图像分割、目标识别、区域形状提取等图像处理领域的重要基础。边缘检测的实质是对图像的灰度值进行分析,寻找图像中灰度值变化的最大方向像素,并将这些像素拟合成曲线,进行处理。现有的手持式三维扫描设备由于检测方法的限制,在扫描到被测物体边缘时,经常出现识别不够准确、响应时间长、容易出现边缘误匹配的问题。
技术实现思路
基于此,本专利技术提供了一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法及系统,能够对被扫描物体的边缘进行精密检测,以解决现有技术中边缘检测识别不准确、响应时间长、容易出现边缘误匹配的问题。本专利技术提供的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法,包括以下步骤:控制扫描仪的至少两个相机同步拍摄,获取被扫描物体在不同视角的2D图像;基于获取的所述2D图像,识别所述被扫描物体的边缘曲线;利用极线约束方法对所述被扫描物体的边缘曲线进行三维重建,获得所述被扫描物体的边缘在扫描仪坐标系下的三维坐标,并将其作为所述被扫描物体的边缘的备选三维点集合;校验三维重建的数据,从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合;获取当前扫描仪的全局位置坐标,并根据获取的当前扫描仪的全局位置坐标进行坐标转换,得到所述被扫描物体的边缘曲线上的真实三维点的全局坐标。作为一种可实施方式,所述基于获取的所述2D图像,识别所述被扫描物体的边缘曲线,包括以下步骤:将获取的所述2D图像转换成特征图像,并进行图像分割,利用边缘提取算法对分割后的特征图像进行处理,经过滤波后拟合成所述被扫描物体的边缘曲线。作为一种可实施方式,所述利用极限约束方法对所述被扫描物体的边缘曲线进行三维重建,获得所述被扫描物体的边缘在扫描仪坐标系下的三维坐标,包括以下步骤:从所述被扫描物体的边缘曲线的集合中分别提取至少两张同步拍摄的2D图像的二维边缘线条的二维点数据;基于提取的2D图像对应的各个相机的空间位置关系以及所提取的二维点数据,利用三角法原理和极线约束方法计算出所述被扫描物体的边缘在扫描仪坐标系下的三维坐标。作为一种可实施方式,所述校验三维重建的数据,从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合,包括以下步骤:判断所述备选三维点集合是否在被扫描物体的整体三维点云上;如果是,则判断其为所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合。作为一种可实施方式,在利用极线约束方法对所述被扫描物体的边缘曲线进行三维重建后,还包括以下步骤:对获得的图像边缘特征进行点云加密处理,得到所述被扫描物体的参数化特征或加密点云。作为一种可实施方式,所述校验三维重建的数据,从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合,包括以下步骤:将所述备选三维点集合与所述扫描仪的至少另一个相机所拍摄的所述被扫描物体的图像进行校验;所述备选三维点集合包括若干子集合,该相机和所述子集合二者的之间的光心连线与该相机所拍摄的图像存在交点集合,所述交点集合到该相机所拍摄的图像上的二维线条在设定阈值范围内的距离最小值者所对应的子集合即为真实三维点集合。作为一种可实施方式,所述获取当前扫描仪的全局位置坐标,包括以下步骤:扫描粘贴在所述被测物体上的标记点,根据获取的标记点与预先设置或积累的标记点库进行匹配,获得当前扫描仪的全局位置坐标。作为一种可实施方式,所述获取当前扫描仪的全局位置坐标,包括以下步骤:利用跟踪器获得当前扫描仪的全局位置坐标。相应地,本专利技术还提供一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测系统,包括2D图像获取模块、边缘曲线识别模块、三维重建模块、校验模块,以及3D全局坐标检测模块;所述2D图像获取模块,用于控制扫描仪的至少两个相机同步拍摄,获取被扫描物体在不同视角的2D图像;所述边缘曲线识别模块,用于基于获取的所述2D图像,识别所述被扫描物体的边缘曲线;所述三维重建模块,用于利用极线约束方法对所述被扫描物体的边缘曲线进行三维重建,获得所述被扫描物体的边缘在扫描仪坐标系下的三维坐标,并将其作为所述被扫描物体的边缘的备选三维点集合;所述校验模块,用于校验三维重建的数据,从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合;所述3D全局坐标检测模块,用于获取当前扫描仪的全局位置坐标,并根据获取的当前扫描仪的全局位置坐标进行坐标转换,得到所述被扫描物体的边缘曲线上的真实三维点的全局坐标。本专利技术还提供一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测系统,包括处理器和存储器;所述存储器用于存储程序代码,并将所述程序代码传输给所述处理器;所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如权利要求1~7任一项所述的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法。作为一种可实施方式,上述基于手持式三维扫描仪的边缘检测系统,还包括扫描仪;所述处理器与所述扫描仪电连接;所述扫描仪至少包括两个相机;所述扫描仪自带光源,能够同时照亮标记点和所述被扫描物体的边缘。作为一种可实施方式,所述基于手持式三维扫描仪的边缘检测系统还包括扫描仪和跟踪器;所述处理器分别与所述扫描仪和跟踪器电连接;所述扫描仪至少包括两个相机;所述扫描仪自带光源,能够照亮所述被扫描物体的边缘;所述跟踪器,包括至少一个跟踪相机,用于对所述扫描仪捕捉定位。与现有技术相比,本技术方案具有以下优点:利用本专利技术提供的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法及系统,可以对工件的外轮廓及沟槽、键槽、孔洞等边缘进行精确的识别和测量,从而得到准确的三维数据。其检测精度高,识别准确,响应迅速,能够有效避免误匹配的问题。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法的流程示意图;图2为本专利技术实施例二提供的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法的流程示意图;图3为本专利技术实施例三提供的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法的流程示意图;图4为本专利技术实施例提供的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法的两种效验原理对比示意图;图5为本专利技术实施例二提供的基于手持式三维扫描仪的边缘检测系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图,对本专利技术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专利技术的部分实施例,而不是全部实施例。参见图1,本专利技术实施例一提供了一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法,包括以下步骤:S100、控制扫描仪的至少两个相机同步拍摄,获取被扫描物体在不同视角的2D图像。例如,本申请中使用的扫描仪包括至少两个相机,可以是2个相机、3个相机、4个相机或者更多。具体到该步骤中,如果控制2个相机同步拍摄,则获取2张被扫描物体在不同视角的2D图像。也可以控制3个相机同步拍摄,获取3张被扫描物体在不同视角的2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法,其特征在于,包括以下步骤:控制扫描仪的至少两个相机同步拍摄,获取被扫描物体在不同视角的2D图像;基于获取的所述2D图像,识别所述被扫描物体的边缘曲线;利用极线约束方法对所述被扫描物体的边缘曲线进行三维重建,获得所述被扫描物体的边缘在扫描仪坐标系下的三维坐标,并将其作为所述被扫描物体的边缘的备选三维点集合;校验三维重建的数据,从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合;获取当前扫描仪的全局位置坐标,并根据获取的当前扫描仪的全局位置坐标进行坐标转换,得到所述被扫描物体的边缘曲线上的真实三维点的全局坐标。

【技术特征摘要】
1.一种基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法,其特征在于,包括以下步骤:控制扫描仪的至少两个相机同步拍摄,获取被扫描物体在不同视角的2D图像;基于获取的所述2D图像,识别所述被扫描物体的边缘曲线;利用极线约束方法对所述被扫描物体的边缘曲线进行三维重建,获得所述被扫描物体的边缘在扫描仪坐标系下的三维坐标,并将其作为所述被扫描物体的边缘的备选三维点集合;校验三维重建的数据,从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合;获取当前扫描仪的全局位置坐标,并根据获取的当前扫描仪的全局位置坐标进行坐标转换,得到所述被扫描物体的边缘曲线上的真实三维点的全局坐标。2.根据权利要求1所述的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法,其特征在于,所述基于获取的所述2D图像,识别所述被扫描物体的边缘曲线,包括以下步骤:将获取的所述2D图像转换成特征图像,并进行图像分割,利用边缘提取算法对分割后的特征图像进行处理,经过滤波后拟合成所述被扫描物体的边缘曲线。3.根据权利要求1所述的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法,其特征在于,所述利用极限约束方法对所述被扫描物体的边缘曲线进行三维重建,获得所述被扫描物体的边缘在扫描仪坐标系下的三维坐标,包括以下步骤:从所述被扫描物体的边缘曲线的集合中分别提取至少两张同步拍摄的2D图像的二维边缘线条的二维点数据;基于提取的2D图像对应的各个相机的空间位置关系以及所提取的二维点数据,利用三角法原理和极线约束方法计算出所述被扫描物体的边缘在扫描仪坐标系下的三维坐标。4.根据权利要求1至3任一项所述的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法,其特征在于,所述校验三维重建的数据,从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合,包括以下步骤:判断所述备选三维点集合是否在被扫描物体的整体三维点云上;如果是,则判断其为所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合。5.根据权利要求1至3所述的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法,其特征在于,在利用极线约束方法对所述被扫描物体的边缘曲线进行三维重建后,还包括以下步骤:对获得的图像边缘特征进行点云加密处理,得到所述被扫描物体的参数化特征或加密点云。6.根据权利要求1至3任一项所述的基于手持式三维扫描仪的边缘检测方法,其特征在于,所述校验三维重建的数据,从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配所述被扫描物体的边缘的真实三维点集合,包括以下步骤:将所述备选三维点集合与所述扫描仪的至少另一个相机所拍摄的所述被扫描物体的图像进行校验;所述备选...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑俊
申请(专利权)人:杭州思看科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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