三维扫描仪和三维扫描方法技术

本申请公开了一种三维扫描仪和三维扫描方法。该三维扫描仪包括：投影装置，用于投射光线至目标对象上，其中，光线包括以彩色编码条纹形式投射的预设光线，其中，彩色编码条纹至少由两种颜色条纹编码组成；图像采集装置，用于在目标对象被投影装置投射光线的情况下，采集经目标对象调制的光线，以获取至少一个条纹图像，其中，所获取的条纹图像作为编码图以确定各条纹序列，以及作为重建图以对目标对象进行三维重建。通过本申请，解决了相关技术中现有三维重建方法所需硬件成本较高，不利于三维扫描装置的推广使用的技术问题。扫描装置的推广使用的技术问题。扫描装置的推广使用的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
三维扫描仪和三维扫描方法


[0001]本申请涉及三维扫描领域，具体而言，涉及一种三维扫描仪和三维扫描方法。

技术介绍

[0002]针对口腔内部的三维扫描领域，现有三维扫描仪通常使用如下方式进行三维重建处理：其一、基于时间编码的正弦条纹解相匹配，然后三维重建和拼接融合，获取物体的三维形貌；其二、基于时间编码的条纹中心线提取并三维重建和拼接融合的算法，获取物体的三维形貌；其三、基于显微共焦三维成像原理获取物体的三维形貌。
[0003]但是，上述各个方式各有缺陷，并不适合于将口腔内部的三维扫描装置进行推广使用，具体缺陷如下：
[0004]首先，基于时间编码的三维重建方法较难实现小体积的手持式扫描，进而导致无法应用于口腔内部的三维扫描领域，此外，基于时间编码的三维重建方法还需要高帧率相机和高速算法支持，进而导致三维扫描设备的生成成本较高，不利于推广使用；
[0005]其次，基于显微共焦三维成像原理的进行三维重建时，所需硬件成本较高，同样不利于三维扫描设备的推广使用。
[0006]针对相关技术中，现有三维重建方法所需硬件成本较高，不利于三维扫描装置的推广使用的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本申请提供一种三维扫描仪和三维扫描方法，以解决相关技术中现有三维重建方法所需硬件成本较高，不利于三维扫描装置的推广使用的技术问题。
[0008]根据本申请的一个方面，提供了一种三维扫描仪。该三维扫描仪包括：投影装置，用于投射光线至目标对象上，其中，所述光线包括以彩色编码条纹形式投射的预设光线，其中，所述彩色编码条纹至少由两种颜色条纹编码组成；图像采集装置，用于在所述目标对象被所述投影装置投射光线的情况下，采集经所述目标对象调制的光线，以获取至少一个条纹图像，其中，所获取的条纹图像作为编码图以确定各条纹序列，以及作为重建图以对所述目标对象进行三维重建。
[0009]可选的，所述图像采集装置还包括多个相机，所述多个相机中至少包含一个黑白相机，其中，所述图像采集装置通过所述多个相机对所述经目标对象调制的光线进行采集，得到多个条纹图像，其中，至少一个所述黑白相机所得到的条纹图像作为重建图以对所述目标对象进行三维重建；以及，至少多个黑白相机所得到的条纹图像作为编码图以确定个各条纹序列，和/或，至少一个彩色相机所得到的条纹图像作为编码图以确定个各条纹序列。
[0010]可选的，图像采集装置还包括光束处理装置，所述光束处理装置包含进光部和至少两个出光部，其中，各个相机分别对应不同的出光部设置，所述图像采集装置通过光束处理装置以采集经所述目标对象调制的光线。
[0011]可选的，所述光束处理装置还包含至少一个第一光束分离单元，所述第一光束分离单元用于对从进光部投射进的光线进行分光处理，以便所述光线分别从所述至少两个出光部投射至所述出光部对应设置的相机。
[0012]可选的，所述光束处理装置还包含至少一个第二光束分离单元，所述第二光束分离单元用于对指定相机将获取的光线进行分离处理，以便所述指定相机获取到包含指定波段的光线，其中，所述彩色编码条纹中包含所述指定波段所对应的颜色的条纹。
[0013]可选的，所述指定相机为所述黑白相机。
[0014]可选的，所述光束处理装置包括直角两通道分色棱镜，且，所述直角两通道分色棱镜包含第三出光部和第四出光部，其中，所述光束处理装置通过所述直角两通道分色棱镜，实现对从进光部投射进的光线进行分光处理，以便所述光线分别从所述第三出光部和所述第四出光部投射至各自出光部对应设置的相机；所述图像采集装置包括与所述第三出光部对应设置的第三相机，以及与第四出光部对应设置的第四相机，第三相机基于采集到的光线生成第三条纹图像，第四相机基于采集到的光线生成第四条纹图像，第三条纹图像与第四条纹图像中包括至少两种颜色的条纹且至少两种颜色的条纹可识别；其中，所述光束处理装置通过所述直角两通道分色棱镜，实现对指定相机将获取的光线进行分离处理，以便所述指定相机获取到包含指定波段的光线，其中，所述指定相机获取到包含指定波段的光线包括：所述第三相机获取到第一滤光波段的光线，和/或，所述第四相机获取到第二滤光波段的光线。
[0015]可选的，所述光束处理装置包括三通道分色棱镜，且，所述三通道分色棱镜包含第五出光部、第六出光部和第七出光部，其中，所述光束处理装置通过所述三通道分色棱镜，实现对从进光部投射进的光线进行分光处理，以便所述光线分别从所述第五出光部、所述第六出光部和所述第七出光部投射至各自出光部对应设置的相机；所述图像采集装置包括与所述第五出光部对应设置的第五相机、与第六出光部对应设置的第六相机，以及与所述第七出光部对应设置的第七相机，第五相机基于采集到的光线生成第五条纹图像，第六相机基于采集到的光线生成第六条纹图像，第七相机基于采集到的光线生成第七条纹图像，第五条纹图像、第六条纹图像和第七条纹图像中包括至少两种颜色的条纹且至少两种颜色的条纹可识别；其中，所述光束处理装置通过所述三通道分色棱镜，实现对指定相机将获取的光线进行分离处理，以便所述指定相机获取到包含指定波段的光线，其中，所述指定相机获取到包含指定波段的光线至少包括：所述第五相机获取到第三滤光波段的光线、所述第六相机获取到第四滤光波段的光线，且所述第三滤光波段不同于所述第四滤光波段。
[0016]可选的，所述光束处理装置包括半反半透棱镜，且所述半反半透棱镜包含第一出光部和第二出光部，其中，所述光束处理装置通过所述半反半透棱镜，实现对从进光部投射进的光线进行分光处理，以便所述光线分别从所述第一出光部和第二出光部投射至各自出光部对应设置的相机；所述图像采集装置包括与所述第一出光部对应设置的第一相机，以及与第二出光部对应设置的第二相机，第一相机基于采集到的光线生成第一条纹图像，第二相机基于采集到的光线生成第二条纹图像，第一条纹图像与第二条纹图像中包括至少两种颜色的条纹且至少两种颜色的条纹可识别。
[0017]可选的，所述光束处理装置还包括滤光片，其中，所述光束处理装置通过所述滤光片对指定相机将获取的光线进行分离处理，以便所述指定相机获取到包含第五滤光波段的
光线，且所述多个相机至少有一个相机为指定相机。
[0018]可选的，所述三维扫描仪还包括照明件，其中，所述图像采集装置还用于在目标对象被照明件照射的情况下，采集经目标对象反射的照明光，以获取所述目标对象的纹理数据。
[0019]可选的，所述图像采集装置可识别确定红光、绿光和蓝光。
[0020]根据本申请的另一方面，提供了一种三维扫描系统，该三维扫描系统包括：三维扫描仪，用于投射光线至目标对象上，并在所述目标对象被投射光线的情况下，采集经所述目标对象调制的光线，以获取至少一个条纹图像，其中，所述投射的光线包括以彩色编码条纹形式投射的预设光线，其中，所述彩色编码条纹至少由两种颜色条纹编码组成；图像处理器，与所述三维扫描仪相连接，用于获取所述三维扫描仪获取的至少一个条纹图像，并依据所述条纹图像作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维扫描仪，其特征在于，包括：投影装置(10)，用于投射光线至目标对象上，其中，所述光线包括以彩色编码条纹形式投射的预设光线，其中，所述彩色编码条纹至少由两种颜色条纹编码组成；图像采集装置(20)，用于在所述目标对象被所述投影装置(10)投射光线的情况下，采集经所述目标对象调制的光线，以获取至少一个条纹图像，其中，所获取的条纹图像作为编码图以确定各条纹序列，以及作为重建图以对所述目标对象进行三维重建。2.根据权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述图像采集装置(20)还包括多个相机(21)，所述多个相机(21)中至少包含一个黑白相机，其中，所述图像采集装置(20)通过所述多个相机(21)对所述经目标对象调制的光线进行采集，得到多个条纹图像，其中，至少一个所述黑白相机所得到的条纹图像作为重建图以对所述目标对象进行三维重建；以及，至少多个黑白相机所得到的条纹图像作为编码图以确定个各条纹序列，和/或，至少一个彩色相机所得到的条纹图像作为编码图以确定个各条纹序列。3.根据权利要求2所述的三维扫描仪，其特征在于，图像采集装置(20)还包括光束处理装置，所述光束处理装置包含进光部和至少两个出光部，其中，各个相机(21)分别对应不同的出光部设置，所述图像采集装置(20)通过光束处理装置以采集经所述目标对象调制的光线。4.根据权利要求3所述的三维扫描仪，其特征在于，所述光束处理装置还包含至少一个第一光束分离单元，所述第一光束分离单元用于对从进光部投射进的光线进行分光处理，以便所述光线分别从所述至少两个出光部投射至所述出光部对应设置的相机(21)。5.根据权利要求4所述的三维扫描仪，其特征在于，所述光束处理装置还包含至少一个第二光束分离单元，所述第二光束分离单元用于对指定相机将获取的光线进行分离处理，以便所述指定相机获取到包含指定波段的光线，其中，所述彩色编码条纹中包含所述指定波段所对应的颜色的条纹。6.根据权利要求5所述的三维扫描仪，其特征在于，所述指定相机为所述黑白相机。7.根据权利要求5所述的三维扫描仪，其特征在于，所述光束处理装置包括直角两通道分色棱镜(24)，且，所述直角两通道分色棱镜(24)包含第三出光部和第四出光部，其中，所述光束处理装置通过所述直角两通道分色棱镜(24)，实现对从进光部投射进的光线进行分光处理，以便所述光线分别从所述第三出光部和所述第四出光部投射至各自出光部对应设置的相机(21)；所述图像采集装置(20)包括与所述第三出光部对应设置的第三相机(213)，以及与第四出光部对应设置的第四相机(214)，第三相机(213)基于采集到的光线生成第三条纹图像，第四相机(214)基于采集到的光线生成第四条纹图像，第三条纹图像与第四条纹图像中包括至少两种颜色的条纹且至少两种颜色的条纹可识别；其中，所述光束处理装置通过所述直角两通道分色棱镜(24)，实现对指定相机将获取的光线进行分离处理，以便所述指定相机获取到包含指定波段的光线，其中，所述指定相机获取到包含指定波段的光线包括：所述第三相机(213)获取到第一滤光波段的光线，和/或，所述第四相机(214)获取到第二滤光波段的光线。8.根据权利要求5所述的三维扫描仪，其特征在于，所述光束处理装置包括三通道分色棱镜(25)，且，所述三通道分色棱镜(25)包含第五
出光部、第六出光部和第七出光部，其中，所述光束处理装置通过所述三通道分色棱镜(25)，实现对从进光部投射进的光线进行分光处理，以便所述光线分别从所述第五出光部、所述第六出光部和所述第七出光部投射至各自出光部对应设置的相机(21)；所述图像采集装置(20)包括与所述第五出光部对应设置的第五相机(215)、与第六出光部对应设置的第六相机(216)，以及与所述第七出光部对应设置的第七相机(217)，第五相机(215)基于采集到的光线生成第五条纹图像，第六相机(216)基于采集到的光线生成第六条纹图像，第七相机(217)基于采集到的光线生成第七条纹图像，第五条纹图像、第六条纹图像和第七条纹图像中包括至少两种颜色的条纹且至少两种颜色的条纹可识别；其中，所述光束处理装置通过所述三通道分色棱镜(25)，实现对指定相机将获取的光线进行分离处理，以便所述指定相机获取到包含指定...

【专利技术属性】
技术研发人员：马超，赵晓波，
申请(专利权)人：先临三维科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：