一种三维扫描和重建系统、计算机设备和可读存储介质技术方案

本申请实施例属于三维扫描重建技术领域，涉及一种三维扫描和重建系统、计算机设备和可读存储介质，系统包括：手持式三维扫描装置和上位机；所述手持式三维扫描装置包括投射模块、光学传感模块、控制模块、陀螺仪以及至少两个加速度传感器，所述投射模块用于将参考图像投射到待扫描物体上，所述光学传感模块用于采集所述待扫描物体反射的图像信息，所述陀螺仪用于检测空间转动信息，所述加速度传感器用于检测位移信息并计算装置的空间转动信息，所述控制模块用于控制所述投射模块投射图像并存储和传输所述光学传感模块采集到的图像信息以及所述空间转动信息和位移信息到所述上位机；所述上位机用于对所述图像信息进行校正和三维重建。

【技术实现步骤摘要】
一种三维扫描和重建系统、计算机设备和可读存储介质
本专利技术涉及三维扫描重建
，尤其涉及一种三维扫描和重建系统、计算机设备和可读存储介质。
技术介绍
三维扫描重建技术自发展以来就成为计算机视觉和计算机图形学等领域的研究热点与难点，在计算机辅助几何涉及(CAGD)、计算机动画、医学影象、数字媒体、文物修复、人机交互、军事应用、三维绘图等领域都发挥着越来越大的作用。目前，手持式三维扫描技术作为口腔医学成像、文物修复等领域的关键技术，在国内目前尚未有成熟的产品、技术，国外推出较为成熟的产品中，较为主流的方法是利用多幅参考图作为单帧点云重建的基础，该技术在快速、实时扫描的场景存在局限性，快速的位移会对实时重建的结果产生较大的误差，甚至导致扫描结果的分层问题，从而影响了三维重建的精度。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提出一种三维扫描和重建系统，以提高快速、实时扫描场景下三维扫描和重建的精度。为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种三维扫描和重建系统，采用了如下所述的技术方案：所述三维扫描和重建系统包括：手持式三维扫描装置和上位机；所述手持式三维扫描装置包括投射模块、光学传感模块、控制模块、陀螺仪以及至少两个加速度传感器，所述投射模块用于将参考图像投射到待扫描物体上，所述光学传感模块用于采集所述待扫描物体反射的图像信息，所述陀螺仪用于检测所述扫描装置在扫描过程中的空间转动信息，所述加速度传感器用于检测所述扫描装置在扫描过程中端点的位移信息并计算装置的空间转动信息，所述控制模块用于控制所述投射模块投射图像并存储和传输所述光学传感模块采集到的图像信息以及所述陀螺仪和所述加速度传感器检测到的空间转动信息和位移信息到所述上位机；所述上位机用于对所述图像信息进行校正和三维重建。进一步的，所述投射模块包括投射器和光学投射结构，所述光学投射结构包括投射镜头和棱镜。进一步的，所述光学传感模块包括光学传感器、成像镜头和棱镜。进一步的，所述陀螺仪设置在所述扫描装置的质心，所述两个加速度传感器分别设置在所述扫描装置的两端。进一步的，所述控制模块包括存储及控制单元、指令输入单元和数据传输单元。进一步的，所述投射模块和所述光学传感模块的轴线之间设置固定的夹角。进一步的，所述手持式三维扫描装置和所述上位机电连接或无线连接。进一步的，所述上位机通过以下步骤对所述图像信息进行校正和三维重建：S1、根据当前时刻图像采集过程中陀螺仪检测的过程数据，以及上一时刻陀螺仪累计的角速度，计算当前时刻n幅图像采集瞬间所述扫描装置的角度偏移，同时更新当前扫描装置的旋转角速度；S2、根据当前时刻图像采集过程中加速度传感器检测的过程数据，所述扫描装置校正过程建立的加速度传感器三维结构，以及上一时刻所述扫描装置的运动状态，计算当前时刻n幅图像采集瞬间所述扫描装置的角度偏移、位移偏移，同时更新当前扫描装置的位移速度；S3、根据所述陀螺仪的计算结果和所述加速度传感器的计算结果，计算出最终的角度偏移量，以及结果的可信度；S4、根据所述计算结果的可信度判断是否对所述n幅图像进行修正，若修正，则按照所述角度偏移、位移偏移，将所述n幅图像都修正到同一幅图的采集状态下；若不进行修正，则降低当前n幅图像生成的重建数据的可信度；S5、利用修正后的n幅图像重建所述待扫描物体的三维模型。为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机设备，采用了如下所述的技术方案：所述计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例中所述的图像信息校正和三维重建的步骤。为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，采用了如下所述的技术方案：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例中所述的图像信息校正和三维重建的步骤。与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：提供一种手持式三维扫描装置和上位机；所述手持式三维扫描装置包括投射模块、光学传感模块、控制模块、陀螺仪以及至少两个加速度传感器，所述投射模块用于将参考图像投射到待扫描物体上，所述光学传感模块用于采集所述待扫描物体反射的图像信息，所述陀螺仪用于检测所述扫描装置在扫描过程中的空间转动信息，所述加速度传感器用于检测所述扫描装置在扫描过程中端点的位移信息并计算装置的空间转动信息，所述控制模块用于控制所述投射模块投射图像并存储和传输所述光学传感模块采集到的图像信息以及所述陀螺仪和所述加速度传感器检测到的空间转动信息和位移信息到所述上位机；所述上位机用于对所述图像信息进行校正和三维重建。通过手持式三维扫描装置的投射模块将参考图像投射到待扫描物体上进行反射，并通过光学传感模块采集反射的图像信息，然后使用陀螺仪和加速度传感器检测扫描装置的空间转动信息和位移信息并上传到上位机上进行实时校正和三维重建，可以提高快速、实时扫描场景下三维扫描和重建的精度。附图说明为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本申请的三维扫描和重建系统的一个实施例的结构示意图；图2示出了根据本申请实施例的三维扫描和重建系统的陀螺仪和加速度传感器的设置示意图；图3示出了根据本申请实施例的三维扫描和重建的原理图；图4示出了根据本申请的实施例提供的计算机设备基本结构框图。具体实施方式除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本文中提及“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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。为了使本
的人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1、2所示，图1示出了根据本申请的三维扫描和重建系统的一个实施例的结构示意图，图2是上述三维扫描和重建系统的陀螺仪和加速度传感器的设置示意图，该三维扫描和重建系统100包括：手本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维扫描和重建系统，其特征在于，包括：手持式三维扫描装置和上位机；所述手持式三维扫描装置包括投射模块、光学传感模块、控制模块、陀螺仪以及至少两个加速度传感器，所述投射模块用于将参考图像投射到待扫描物体上，所述光学传感模块用于采集所述待扫描物体反射的图像信息，所述陀螺仪用于检测所述扫描装置在扫描过程中的空间转动信息，所述加速度传感器用于检测所述扫描装置在扫描过程中端点的位移信息并计算装置的空间转动信息，所述控制模块用于控制所述投射模块投射图像并存储和传输所述光学传感模块采集到的图像信息以及所述陀螺仪和所述加速度传感器检测到的空间转动信息和位移信息到所述上位机；所述上位机用于对所述图像信息进行校正和三维重建。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维扫描和重建系统，其特征在于，包括：手持式三维扫描装置和上位机；所述手持式三维扫描装置包括投射模块、光学传感模块、控制模块、陀螺仪以及至少两个加速度传感器，所述投射模块用于将参考图像投射到待扫描物体上，所述光学传感模块用于采集所述待扫描物体反射的图像信息，所述陀螺仪用于检测所述扫描装置在扫描过程中的空间转动信息，所述加速度传感器用于检测所述扫描装置在扫描过程中端点的位移信息并计算装置的空间转动信息，所述控制模块用于控制所述投射模块投射图像并存储和传输所述光学传感模块采集到的图像信息以及所述陀螺仪和所述加速度传感器检测到的空间转动信息和位移信息到所述上位机；所述上位机用于对所述图像信息进行校正和三维重建。


2.如权利要求1所述的三维扫描和重建系统，其特征在于，所述投射模块包括投射器和光学投射结构，所述光学投射结构包括投射镜头和棱镜。


3.如权利要求2所述的三维扫描和重建系统，其特征在于，所述光学传感模块包括光学传感器、成像镜头和棱镜。


4.如权利要求3所述的三维扫描和重建系统，其特征在于，所述陀螺仪设置在所述扫描装置的质心，所述两个加速度传感器分别设置在所述扫描装置的两端。


5.如权利要求4所述的三维扫描和重建系统，其特征在于，所述控制模块包括存储及控制单元、指令输入单元和数据传输单元。


6.如权利要求5所述的三维扫描和重建系统，其特征在于，所述投射模块和所述光学传感模块的轴线之间设置固定的夹角。


7.如权利要求6所述的三维扫描和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利，曾祥军，吕广志，
申请(专利权)人：深圳市菲森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44