一种基于TOF相机的3D扫描方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于TOF相机的3D扫描方法及系统，利用TOF相机得到目标物体表面上各个采集点在TOF相机三维坐标系中的三维坐标值，并将所述各个采集点在TOF相机三维坐标系中的三维坐标值生成的第一点云数据传输至所述控制器；所述控制器将所述第一点云数据转换到所述控制器对应的控制器物坐标系中，得到第二点云数据；所述控制器根据预先设置的误差系数对所述第二点云数据进行校正，并根据校正后的第二点云数据得到所述目标物体的3D模型。本发明专利技术所提供的方法及系统，采用TOF相机获取数据，并对获取到的数据进行校正，因此提高了所建立出的3D模型的精确度，并且降低了数据采集时对环境条件要求，具有较强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TOF相机的3D扫描方法及系统
本专利技术涉及3D扫描
，尤其涉及的是一种基于TOF相机的3D扫描方法及系统。
技术介绍
目前在城市及建筑测量领域、地形测绘领域、工业制造业领域、服务业领域或者医疗领域等诸多领域都可能会需要进行目标物体的3D扫描，得到目标建筑的3D模型，而3D扫描技术不仅仅可以实现全景导图的展示，还可以实现建筑施工质量的监控，因此为实现建筑的高效检测或全景展示提供了便利。3D扫描技术经历了由单点扫描，到线扫描，再到面扫描。3D扫描仪通过侦测并分析物体或环境的形状。目前3D扫描技术主要为激光扫描和结构光扫描，但是由于激光扫描一般用的是三角测距法，其原理为利用激光器发射一束激光打到被测量物体上反射回来，经过镜头成像在CCD上，由几何关系三角形相似得到被测距离，再基于被测距离实现被测量物体的3D扫描，其可以扫描的距离在0.4到6米之间，因此其具有距离短，比较适用于室内扫描，而且依赖于3D数据和关键尺寸的完整，因此运算量大，并且扫描效率还受到激光器光源和室内环境光等影响缺陷，因此其并不适用于室外物体的3D扫描。而采用结构光3D扫描技术的双目测量的原理为通过向被测物体投射光影，给被测物体增加有效的特征点，因此对成像质量要求高，对饱和度、被测物体与背景相近程度、结构光强度和投影光源的方向等不确定因素依赖强，受环境干扰严重，因此也同样不适用于室外，故此现有的两种扫描方法均无法满足用户想要实现远距离建筑3D扫描的需求。因此，现有技术有待于进一步的改进。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于TOF相机的3D扫描方法及系统，用于克服现有技术中的3D扫描方法不能进行远距离3D扫描，无法得到远距离物体3D模型的缺陷。本专利技术提供了一种基于TOF相机的3D扫描方法，其中，应用于包括TOF相机和控制器的3D扫描系统，所述TOF相机和所述控制器相互通信；所述方法包括：所述TOF相机确定第一点云数据，并将所述第一点云数据传输至所述控制器；其中，所述第一点云数据是根据目标物体表面上各个采集点分别在TOF相机三维坐标系中的三维坐标值确定的；所述控制器接收所述第一点云数据，并根据所述第一点云数据确定第二点云数据，其中，所述第二点云数据为所述第一点云数据在所述控制器对应的控制器物坐标系中的三维坐标值；所述控制器根据预先设置的误差系数对所述第二点云数据进行校正，并根据校正后的第二点云数据得到所述目标物体的3D模型。作为进一步的改进技术方案，所述TOF相机确定第一点云数据的步骤包括：采集所述目标物体表面上所述各个采集点在所述TOF相机三维坐标系中的位置信息；根据所述各个采集点在所述TOF相机三维坐标系中的位置信息，计算出所述各个采集点分别在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值；根据所述各个采集点分别在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值生成所述第一点云数据。作为进一步的改进技术方案，所述根据所述第一点云数据确定第二点云数据的步骤包括：根据所述第一点云数据中的各个采集点分别在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值，确定所述各个采集点分别在所述控制器物坐标系中的三维坐标值；根据所述各个采集点分别在所述控制器物坐标系中的三维坐标值，确定第二点云数据。作为进一步的改进技术方案，所述3D扫描系统还包括：设置在所述TOF相机上的RGB相机，所述RGB相机与所述控制器相互通信；所述方法还包括：所述RGB相机采集所述目标物体表面上各个采集点分别对应的RGB颜色值，并将采集到的各个采集点分别对应的RGB颜色值传输至所述控制器；所述控制器接收所述各个采集点分别对应的RGB颜色值，并根据所述各个采集点分别在所述控制器物坐标系中的三维坐标值，将所述各个采集点分别对应的RGB颜色值填入到所述3D模型中。作为进一步的改进技术方案，所述误差系数的计算步骤为：所述TOF相机采集设置在标定物或者设置在目标物体表面上的至少一个标定标签在TOF相机三维坐标系中的位置信息，根据所述位置信息得到所述至少一个标定标签在TOF相机三维坐标系中的三维坐标值，并将所述至少一个标定标签在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值传输至所述控制器；所述控制器接收所述至少一个标定标签在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值，并根据所述至少一个标定标签在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值确定所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的三维坐标值；所述控制器根据所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的三维坐标值与所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的实际三维坐标值，计算出所述误差系数。作为进一步的改进技术方案，所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的实际三维坐标值的获取方法包括以下步骤：所述至少一个标定标签发送其实际位置信息到所述控制器；所述控制器接收所述实际位置信息，并根据接收到的所述实际位置信息得到所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的实际三维坐标值。作为进一步的改进技术方案，所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中实际的三维坐标值获取方法包括以下步骤：所述控制器分别向所述至少一个标定标签表面发射出发射激光束；所述至少一个标定标签表面在所述发射激光束照射下，将所述发射激光束反射到所述控制器；所述控制器接收所述至少一个标定标签表面反射回的所述发射激光束；所述控制器根据发射出的所述发射激光束的发射时间、发射角度和接收到的所述发射激光束的接收时间、反射角度，计算出所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的位置信息；所述控制器根据计算出的所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的位置信息，得到所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的实际三维坐标值。作为进一步的改进技术方案，所述根据校正后的第二点云数据得到所述目标物体的3D模型的步骤包括：利用有即不刷新的原则依次根据校正的第二点云数据进行3D建模；所述有即不刷新的原则为：针对所述目标物体表面上的同一个采集点，将先获取到的在所述控制器物坐标系中的三维坐标值作为有效数据，将后获取到的在所述控制器物坐标系中的三维坐标值作为无效数据。作为进一步的改进技术方案，所述控制器根据预先设置的误差系数对所述第二点云数据进行校正的步骤包括：将所述第二点云数据中每个采集点分别在所述控制器物坐标系中的三维坐标值均加上所述误差系数，得到校正后的第二点云数据。本专利技术还提供了一种基于TOF相机的3D扫描系统，其中，包括：TOF相机和与其相互通信的控制器；所述TOF相机包括：数据采集模块和第一通信模块；所述数据采集模块，用于采确定第一点云数据；其中，所述第一点云数据是根据目标物体表面上各个采集点分别在TOF相机三维坐标系中的三维坐标值确定的；所述第一通信模块，用于将所述第一点云数据传输至所述控制器；所述控制器包括：第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于TOF相机的3D扫描方法，其特征在于，应用于包括TOF相机和控制器的3D扫描系统，所述TOF相机和所述控制器相互通信；/n所述方法包括：/n所述TOF相机确定第一点云数据，并将所述第一点云数据传输至所述控制器；其中，所述第一点云数据是根据目标物体表面上各个采集点分别在TOF相机三维坐标系中的三维坐标值确定的；/n所述控制器接收所述第一点云数据，并根据所述第一点云数据确定第二点云数据，其中，所述第二点云数据为所述第一点云数据在所述控制器对应的控制器物坐标系中的三维坐标值；/n所述控制器根据预先设置的误差系数对所述第二点云数据进行校正，并根据校正后的第二点云数据生成所述目标物体的3D模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于TOF相机的3D扫描方法，其特征在于，应用于包括TOF相机和控制器的3D扫描系统，所述TOF相机和所述控制器相互通信；
所述方法包括：
所述TOF相机确定第一点云数据，并将所述第一点云数据传输至所述控制器；其中，所述第一点云数据是根据目标物体表面上各个采集点分别在TOF相机三维坐标系中的三维坐标值确定的；
所述控制器接收所述第一点云数据，并根据所述第一点云数据确定第二点云数据，其中，所述第二点云数据为所述第一点云数据在所述控制器对应的控制器物坐标系中的三维坐标值；
所述控制器根据预先设置的误差系数对所述第二点云数据进行校正，并根据校正后的第二点云数据生成所述目标物体的3D模型。


2.根据权利要求1所述的基于TOF相机的3D扫描方法，其特征在于，所述TOF相机确定第一点云数据的步骤包括：
所述TOF相机采集所述目标物体表面上所述各个采集点分别在所述TOF相机三维坐标系中的位置信息；
所述TOF相机根据所述各个采集点分别在所述TOF相机三维坐标系中的位置信息，计算出所述各个采集点分别在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值；
所述TOF相机根据所述各个采集点分别在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值，生成所述第一点云数据。


3.根据权利要求1所述的基于TOF相机的3D扫描方法，其特征在于，所述根据所述第一点云数据确定第二点云数据的步骤包括：
根据所述第一点云数据中的各个采集点分别在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值，确定所述各个采集点分别在所述控制器物坐标系中的三维坐标值；
根据所述各个采集点分别在所述控制器物坐标系中的三维坐标值，确定第二点云数据。


4.根据权利要求1所述的基于TOF相机的3D扫描方法，其特征在于，所述3D扫描系统还包括：设置在所述TOF相机上的RGB相机，所述RGB相机与所述控制器相互通信；
所述方法还包括：
所述RGB相机采集所述目标物体表面上各个采集点分别对应的RGB颜色值，并将采集到的各个采集点分别对应的RGB颜色值传输至所述控制器；
所述控制器接收所述各个采集点分别对应的RGB颜色值，并根据所述各个采集点分别在所述控制器物坐标系中的三维坐标值，将所述各个采集点分别对应的RGB颜色值填入到所述3D模型中。


5.根据权利要求1所述的基于TOF相机的3D扫描方法，其特征在于，所述误差系数的计算步骤为：
所述TOF相机采集设置在标定物或者设置在所述目标物体表面上的至少一个标定标签在TOF相机三维坐标系中的位置信息；
根据所述至少一个标定标签的位置信息得到所述至少一个标定标签在TOF相机三维坐标系中的三维坐标值，并将所述至少一个标定标签在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值传输至所述控制器；
所述控制器接收所述至少一个标定标签在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值，并根据所述至少一个标定标签在所述TOF相机三维坐标系中的三维坐标值确定所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的三维坐标值；
所述控制器根据所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的三维坐标值，与所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的实际三维坐标值，计算出所述误差系数。


6.根据权利要求5所述的基于TOF相机的3D扫描方法，其特征在于，所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的实际三维坐标值的获取方法包括以下步骤：
所述至少一个标定标签发送其实际位置信息到所述控制器；
所述控制器接收所述实际位置信息，并根据接收到的所述实际位置信息得到所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的实际三维坐标值。


7.根据权利要求5所述的基于TOF相机的3D扫描方法，其特征在于，所述至少一个标定标签在所述控制器物坐标系中的实际三维坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴振华，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44