基于基元的三维自动扫描方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及基于基元的三维自动扫描方法及系统，根据对象物的三维扫描数据推定对象物的三维模型，利用与至少一个基元的拟合(fitting)识别三维模型的形状，根据用于形状识别的至少一个基元与三维模型的形状之间的近似度评价关于三维模型的各表面点的可信度，在根据各表面点的可信度确定的一系列视角(view)扫描对象物，提高对象物的三维扫描的准确度且能够减少扫描所需的时间。

【技术实现步骤摘要】
基于基元的三维自动扫描方法及系统
本专利技术涉及自动地反复实施对对象物的三维扫描直到满足可信度为止的三维自动扫描方法及系统。
技术介绍
三维扫描仪是指利用图像传感器生成表示对象物的三维形状的三维模型的装置。三维扫描方式分为人员手持扫描仪调整着其位置扫描对象物的各个部位的手动方式及通过机器人等自动调整着扫描仪或对象物的位置扫描对象物的各个部位的自动方式。手动方式由于人员任意判断设定扫描仪的位置，因此具有扫描数据的准确度低且不必要的反复扫描多的问题。自动方式虽然能够在一定程度上解决手动方式的问题，但按照预先指定的位置或路径调整着扫描仪或对象物的位置反复对对象物进行扫描，因此具有扫描数据的准确度偏差随着对象物的形状非常严重的问题。因此，现有的自动方式大部分在像工厂检查大量生产的产品的情况等作为扫描对象的对象物已经被限定的情况下，作为与之相符地预先确定扫描位置并检查对象物的用途使用。近来的自动方式在探索通过数学计算算出用于扫描任意对象物的扫描仪的移动路径。该方式根据关于对象物的已扫描形状的曲面的完成度算出扫描仪的移动路径，因此具有不适于扫描机械部件等包括多个平面且形状急剧变化的部分多的对象物的问题。利用该方式扫描包括多个平面且形状急剧变化的部分多的机械部件的情况下，三维扫描的准确度非常低，扫描仪停留于形状急剧变化的部分持续反复进行扫描，因此具有扫描所需的时间非常长的问题。
技术实现思路
技术问题目的在于提供一种利用与至少一个基元的拟合(fitting)识别对象物的三维模型的形状以提高三维扫描的准确度且能够减少扫描所需的时间的基于基元的三维自动扫描方法及系统。并且，目的在于提供一种对无法或难以物理扫描的部分也能够大幅提高三维模型的准确度的基于基元的三维自动扫描方法及系统。并且，目的在于提供一种能够解决对对象物的表面变化急剧的部分持续反复扫描的现有扫描技术的问题的基于基元的三维自动扫描方法及系统。不限于如上所述的技术课题，可从以下说明导出其他技术课题。技术方案根据本专利技术的一个方面的三维自动扫描方法包括：根据对象物的三维扫描数据推定所述对象物的三维模型的步骤；利用与至少一个基元的拟合(fitting)识别推定的所述三维模型的形状的步骤；根据用于所述形状的识别的至少一个基元与推定的所述三维模型的形状之间的近似度评价关于推定的所述三维模型的各表面点的可信度的步骤；以及在根据所述各表面点的可信度确定的一系列视角(view)扫描所述对象物的步骤。识别所述形状的步骤可检测与所述三维模型的形状拟合(fitted)的至少一个基元，利用检测的所述至少一个基元识别推定的所述三维模型的形状。识别所述形状的步骤能够从所述三维模型的表面中存在所述三维扫描数据的扫描点的区域检测与所述三维模型的形状拟合的至少一个基元。所述三维自动扫描方法还可以包括将所述三维模型修正成与检测的所述至少一个基元的形状相符的步骤。评价所述可信度的步骤可根据修正的所述三维模型的基元区域的表面点与推定的所述三维模型的表面点之间的距离与法线方向差异评价关于推定的所述三维模型的各表面点的可信度。推定所述三维模型的步骤通过对所述三维扫描数据执行泊松重建推定所述对象物的三维模型，可评价所述可信度的步骤根据修正的所述三维模型的基元区域的等位点与推定的所述三维模型的等位点之间的距离与法线方向差异算出推定的所述三维模型的各等位点的基元可信度，根据算出的所述各等位点的基元可信度评价关于推定的所述三维模型的各等位点的可信度。评价所述可信度的步骤可包括：算出推定的所述三维模型的各等位点的基元可信度的步骤；算出推定的所述三维模型的各等位点的平滑度可信度的步骤；算出推定的所述三维模型的各等位点的梯度可信度的步骤；以及根据算出的所述各等位点的基元可信度、算出的所述各等位点的平滑度可信度及算出的所述各等位点的梯度可信度算出推定的所述三维模型的各等位点的最终可信度的步骤。所述三维自动扫描方法还可以包括根据检测的所述各基元的形状与扫描所述各基元的区域时所用的扫描仪的视锥体(viewfrustum)的分界预测所述各基元的未被扫描的部分，利用所述预测的部分补充推定的所述三维模型的步骤。补充的所述步骤可将所述各基元的未被扫描的部分投影(project)到所述视锥体的分界外侧的等位面上，将投影的所述部分的表面点编入所述各基元以补充推定的所述三维模型。所述三维自动扫描方法还可以包括以推定的所述三维模型的表面点之间的法线方向近似度与接近度为基准将与检测的所述各基元相邻的表面点编入所述各基元以扩张所述各基元的区域的步骤。所述三维自动扫描方法还可以包括将推定的所述三维模型的等位面分割成片的步骤，可扩张所述各基元的区域的步骤为以推定的所述三维模型的表面点之间的法线方向近似度与接近度为基准将与检测的所述各基元相邻的片编入各基元以扩张所述各基元的区域。所述三维自动扫描方法还可以包括根据用于所述形状的识别的多个基元之间的配置结构推定扫描回避区域，根据所述各表面点的可信度与推定的所述扫描回避区域确定所述一系列视角的步骤。确定所述一系列视角的步骤确认所述多个基元是否彼此相接，将所述彼此相接的多个基元的分界推定为所述扫描回避区域。所述至少一个基元可相当于包括平面、圆筒、圆锥、球及圆环面的多种类型的基元中至少一个类型的基元。根据本专利技术的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其中存储有用于在计算机中运行权利要求1至14中任一项所述的方法的程序。根据本专利技术的又一方面，提供一种三维自动扫描系统，包括：模型生成部，其公开对象物的三维扫描数据推定所述对象物的三维模型；形状识别部，其利用与至少一个基元的拟合(fitting)识别推定的所述三维模型的形状；扫描评价部，其根据用于所述形状的识别的至少一个基元与推定的所述三维模型的形状之间的近似度评价关于推定的所述三维模型的各表面点的可信度；以及扫描仪，其在根据所述各表面点的可信度确定的一系列视角(view)扫描所述对象物。技术效果利用与至少一个基元的拟合(fitting)识别对象物的三维模型的形状，根据用于形状识别的至少一个基元与推定的三维模型的形状之间的近似度评价各三维模型的表面点的可信度，在根据各表面点的可信度确定的一系列视角(view)扫描对象物，因此不仅能够提高对象物的三维扫描的准确度，还能够减少扫描所需的时间。尤其，机械部件的形状通常可用多个基元的组合表示，因此不仅能够得到关于机械部件的非常准确的扫描数据，还大幅减少得到非常高的准确度的扫描数据所需的时间。三维扫描结果用于制造机械部件的复制品的情况下，能够大幅提高复制品的品质，能够大幅减少复制品制造时间。检测与三维模型的形状拟合的(fitted)至少一个基元，根据检测的各基元的形状与扫描各基元的区域时使用的扫描仪的视锥体(viewfrustum)的分界预测各基元的未被扫描的部分，利用预测的部分补充三维模型，从而能够预先切断对各基元的未被扫描的部分的扫描，从而能够大幅降低扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维自动扫描方法，其特征在于，包括：/n根据对象物的三维扫描数据推定所述对象物的三维模型的步骤；/n利用与至少一个基元的拟合(fitting)识别推定的所述三维模型的形状的步骤；/n根据用于所述形状的识别的至少一个基元与推定的所述三维模型的形状之间的近似度评价关于推定的所述三维模型的各表面点的可信度的步骤；以及/n在根据所述各表面点的可信度确定的一系列视角(view)扫描所述对象物的步骤。/n

【技术特征摘要】
20190409 KR 10-2019-00415901.一种三维自动扫描方法，其特征在于，包括：
根据对象物的三维扫描数据推定所述对象物的三维模型的步骤；
利用与至少一个基元的拟合(fitting)识别推定的所述三维模型的形状的步骤；
根据用于所述形状的识别的至少一个基元与推定的所述三维模型的形状之间的近似度评价关于推定的所述三维模型的各表面点的可信度的步骤；以及
在根据所述各表面点的可信度确定的一系列视角(view)扫描所述对象物的步骤。


2.根据权利要求1所述的三维自动扫描方法，其特征在于：
识别所述形状的步骤检测与所述三维模型的形状拟合(fitted)的至少一个基元，利用检测的所述至少一个基元识别推定的所述三维模型的形状。


3.根据权利要求2所述的三维自动扫描方法，其特征在于：
识别所述形状的步骤在所述三维模型的表面中存在所述三维扫描数据的扫描点的区域检测与所述三维模型的形状拟合的至少一个基元。


4.根据权利要求2所述的三维自动扫描方法，其特征在于，还包括：
将所述三维模型修正成与检测的所述至少一个基元的形状相符的步骤。


5.根据权利要求4所述的三维自动扫描方法，其特征在于：
评价所述可信度的步骤根据修正的所述三维模型的基元区域的表面点与推定的所述三维模型的表面点之间的距离与法线方向差异评价关于推定的所述三维模型的各表面点的可信度。


6.根据权利要求4所述的三维自动扫描方法，其特征在于：
推定所述三维模型的步骤通过对所述三维扫描数据执行泊松重建推定所述对象物的三维模型，
评价所述可信度的步骤根据修正的所述三维模型的基元区域的等位点与推定的所述三维模型的等位点之间的距离与法线方向差异算出推定的所述三维模型的各等位点的基元可信度，根据算出的所述各等位点的基元可信度评价关于推定的所述三维模型的各等位点的可信度。


7.根据权利要求6所述的三维自动扫描方法，其特征在于，评价所述可信度的步骤包括：
算出推定的所述三维模型的各等位点的基元可信度的步骤；
算出推定的所述三维模型的各等位点的平滑度可信度的步骤；
算出推定的所述三维模型的各等位点的梯度可信度的步骤；以及
根据算出的所述各等位点的基元可信度、算出的所述各等位点的平滑度可信度及算出的所述各等位点的梯度可信度算出推定的所述三维模型的各等位点的最终可信度的步骤。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘秉炫，徐智贤，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR