一种动态三维扫描方法及设备技术

本发明专利技术涉及三维扫描领域，具体涉及一种动态三维扫描方法及设备，包括：采集被测物体的表面图像，得到原始图像；对所述原始图像进行下采样处理，得到下采样后的二维特征数据点集；将所述下采样后的二维特征数据点集转换为三维特征数据点集；将所述三维特征数据点集配准至同一坐标系下。本发明专利技术通过对被测物体的原始图像进行下采样处理，从而大幅度减少了三维扫描设备的运算负荷，并且大幅度减少了传输的数据量，解决了在有限带宽情况下实时传输的数据量有限的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种动态三维扫描方法及设备
本公开实施例涉及三维扫描领域，具体涉及一种动态三维扫描方法及设备。
技术介绍
手持式三维扫描设备是目前市场上常用的一种快速三维测量设备，其特点是便携、操作简单、速度快，同时具有较高的精度。现有的三维扫描设备通常采用的扫描方法是面阵扫描法和线阵扫描法，面阵扫描法采用面阵结构光编码或散斑图案对物体表面进行标记，通过立体视觉技术进行三维表面重建；线阵扫描法采用一条或多条线条状图案对物体表面进行标记，并进行三维表面重建。不论采用哪种扫描方法，其实现的基本方法流程包括图像处理、特征识别、特征标记三维重建、数据拼接和表面/点云重建。随着用户对于三维扫描设备的性能要求不断提升，工程应用中越来越要求更快、更准和更精细的三维扫描技术以满足高效率和高质量的工作。然而当前已有的手持式扫描设备由于受到有限的上位机的计算力和传输带宽的限制，普遍采用低帧率和低分辨率的视觉传感器进行数据采集，这在很大程度上限制了三维扫描技术性能的进一步提升，在速度、精度和空间分辨力等方面遇到了发展瓶颈。若要突破技术瓶颈，根本办法是采用高速高分辨率的视觉传感器，同时通过更先进的技术手段摆脱上位机的计算力和传输带宽的限制，实现性能质的提升。
技术实现思路
本专利技术提供了一种动态三维扫描方法及设备，通过对被测物体的原始图像进行下采样处理，从而大幅度减少了三维扫描设备的运算负荷，并且大幅度减少了传输的数据量，解决了在有限带宽情况下实时传输的数据量有限的问题。为了实现上述目的，一方面本专利技术实施例提供了一种动态三维扫描方法，包括如下步骤：采集被测物体的表面图像，得到原始图像；对原始图像进行下采样处理，得到下采样后的二维特征数据点集；将下采样后的二维特征数据点集转换为三维特征数据点集；将三维特征数据点集配准至同一坐标系下。另一方面，本专利技术实施例提供了一种动态三维扫描设备，包括：移动处理单元，所述移动处理单元分别电连接有图案投影器、电池模块和至少两个图像采集传感器；图案投影器用于将光学图形投影在被测物体的表面；图像采集传感器用于采集被测物体的表面图像，得到原始图像；移动处理单元用于对原始图像进行下采样处理，得到下采样后的二维特征数据点集；将下采样后的二维特征数据点集转换为三维特征数据点集；将三维特征数据点集配准至同一坐标系下。电池模块用于为动态三维扫描设备供电。由上述
技术实现思路
，可以看出本专利技术具有以下有益效果：通过移动处理单元对被测物体的原始图像进行下采样处理，从而大幅度减少了需要处理的数据量，减小了移动处理单元的运算负荷，并且大幅度减少了传输的数据量，解决了在有限带宽情况下实时传输的数据量有限的问题。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的动态三维扫描方法整体流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种下采样处理的流程图；图3为本专利技术实施例提供的另一种下采样处理的流程图；图4为本专利技术实施例提供的对原始图像进行压缩处理的流程图；图5为本专利技术实施例提供的数据优化计算流程图；图6为本专利技术实施例提供的动态三维扫描设备整体结构图；图7为本专利技术实施例提供的第一种动态三维扫描设备结构图；图8为本专利技术实施例提供的第二种动态三维扫描设备结构图；图9为本专利技术实施例提供的第三种动态三维扫描设备结构图；图10为本专利技术实施例提供的第四种动态三维扫描设备结构图；图11为本专利技术实施例提供的第五种动态三维扫描设备结构图；图12为本专利技术实施例提供的第六种动态三维扫描设备结构图；图13为本专利技术实施例提供的第七种动态三维扫描设备结构图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。一方面，如图1所示，本专利技术实施例提供了一种动态三维扫描方法，包括如下步骤：S101、采集被测物体的表面图像，得到原始图像；S102、对原始图像进行下采样处理，得到下采样后的二维特征数据点集；S103、将下采样后的二维特征数据点集转换为三维特征数据点集；S104、将三维特征数据点集配准至同一坐标系下。具体的，采集到被测物体的原始图像后，在满足一定扫描精度的前提下，通过对原始图像进行下采样处理，可以大幅度减少需要处理的数据量，从而减小了三维扫描设备的运算负荷。由于精简了数据量，所以在一些需要实时预览的场景下可以快速生成被测物体的三维模型，也使数据的传输不受带宽限制。在提取了下采样后图像的二维特征数据点集后，需要将二维特征数据点集转化为三维特征数据点集，由于转化后的三维特征数据点集都是基于每个图像采集传感器自己的坐标系建立的，因此要把每个图像采集传感器下采集的图像的三维特征数据点集配准至统一的世界坐标系下，例如配准三维特征数据点集的方法可以采用标记点配准法、几何特征配准法和ICP(IterativeClosestPoint，迭代最近点)配准法等。上述几种配准三维特征数据点集的方法在现有技术中已有使用，本专利技术实施例不再赘述。进一步地，如图2和图3所示，对原始图像进行下采样处理，得到下采样后的二维特征数据点集具体包括：S201、对原始图像进行图像下采样处理，使图像下采样后的图像的分辨率为设定的分辨率；S202、提取图像下采样后的图像的二维特征点，得到第一二维特征数据点集，第一二维特征数据点集作为下采样后的二维特征数据点集；或/和S301、对原始图像进行图像下采样处理，使图像下采样后的图像的分辨率为设定的分辨率；S302、提取图像下采样后的图像的二维特征点，得到第一二维特征数据点集；S303、根据设定的采样密度，对第一二维特征数据点集进行时序下采样处理，得到第二二维特征数据点集，第二二维特征数据点集作为下采样后的二维特征数据点集。具体的，本专利技术实施例提供了两种数据处理方式，一种是对采集的图像进行实时数据预览计算，另一种是对采集的图像进行数据优化计算。两种图像处理方式首先都需要设定图像分辨率，采用图像下采样方法，将原始图像的分辨率调整为设定的分辨率，例如：原始图像的尺寸为M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态三维扫描方法，其特征在于，包括如下步骤：/n采集被测物体的表面图像，得到原始图像；/n对所述原始图像进行下采样处理，得到下采样后的二维特征数据点集；/n将所述下采样后的二维特征数据点集转换为三维特征数据点集；/n将所述三维特征数据点集配准至同一坐标系下。/n

【技术特征摘要】
1.一种动态三维扫描方法，其特征在于，包括如下步骤：
采集被测物体的表面图像，得到原始图像；
对所述原始图像进行下采样处理，得到下采样后的二维特征数据点集；
将所述下采样后的二维特征数据点集转换为三维特征数据点集；
将所述三维特征数据点集配准至同一坐标系下。


2.如权利要求1所述的动态三维扫描方法，其特征在于，对所述原始图像进行下采样处理，得到下采样后的二维特征数据点集具体包括：
对所述原始图像进行图像下采样处理，使图像下采样后的图像的分辨率为设定的分辨率；
提取所述图像下采样后的图像的二维特征点，得到第一二维特征数据点集，所述第一二维特征数据点集作为下采样后的二维特征数据点集；或/和
对所述原始图像进行图像下采样处理，使图像下采样后的图像的分辨率为设定的分辨率；
提取所述图像下采样后的图像的二维特征点，得到第一二维特征数据点集；
根据设定的采样密度，对所述第一二维特征数据点集进行时序下采样处理，得到第二二维特征数据点集，所述第二二维特征数据点集作为下采样后的二维特征数据点集。


3.如权利要求2所述的动态三维扫描方法，其特征在于，在所述提取图像下采样后的图像的二维特征点，得到第一二维特征数据点集之后，还包括：
根据所述第一二维特征数据点集，将所述图像下采样后的图像的分辨率还原为原始图像的分辨率，得到原分辨率图像；
将所述原分辨率图像中小于设定分割阈值的图像区域的灰度值置为预设灰度，标记所述原分辨率图像中灰度值未置为预设灰度的图像区域，得到处理后的图像；
将处理后的图像进行压缩，得到压缩图像。


4.如权利要求3所述的动态三维扫描方法，其特征在于，在所述将处理后的图像进行压缩，得到压缩图像之后，还包括：
保存所述压缩图像；
将所述压缩图像还原为原分辨率图像；
提取所述原分辨率图像的二维特征点，得到第三二维特征数据点集；
将所述第三二维特征数据点集转换为第三三维特征数据点集；
将所述第三三维特征数据点集配准至同一坐标系下；
对配准后的第三三维特征数据点集进行重叠点合并和/或降噪处理，得到优化后的三维特征数据点集。


5.如权利要求4所述的动态三维扫描方法，其特征在于，还包括：
根据配准后的三维特征数据点集生成三维模型；或/和
根据优化后的三维特征数据点集生成三维模型。


6.一种动态三维扫描设备，其特征在于，包括：移动处理单元，所述移动处理单元分别电连接有图案投影器、电池模块和至少两个图像采集传感器；
所述图案投影器用于将光学图形投影在被测物体的表面；
所述图像采集传感器用于采集被测物体的表面图像，得到原始图像；
所述移动处理单元用于对所述原始图像进行下采样处理，得到下采样后的二维特征数据点集；
将所述下采样后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜华，王炜，李洲强，李仁举，叶成蔚，
申请(专利权)人：北京天远三维科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11