三维扫描方法、三维扫描系统和计算机可读存储介质技术方案

本申请涉及一种三维扫描方法、三维扫描系统、计算机设备和计算机可读存储介质。该三维扫描方法包括：采集被扫描对象的三维点面信息，并在采集三维点面信息时跟踪三维扫描仪的第一位姿；以及采集被扫描对象表面的色彩纹理信息，并在采集色彩纹理信息时跟踪三维扫描仪的第二位姿；根据三维点面信息和第一位姿，重建被扫描对象的三维模型；根据色彩纹理信息和第二位姿，在三维模型的表面生成色彩纹理。通过本申请，解决了相关技术中三维模型的色彩纹理存在错位的问题，提高了三维模型的色彩纹理贴图的准确度。贴图的准确度。贴图的准确度。

【技术实现步骤摘要】
三维扫描方法、三维扫描系统和计算机可读存储介质


[0001]本申请涉及三维扫描领域，特别是涉及三维扫描方法、三维扫描系统、计算机设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]光学三维扫描仪是利用光学成像获取被测量物体三维信息的一种设备，目前广泛应用于工业产品检测、逆向设置、仿真、定位等领域。跟踪式三维扫描是其中一种新型的三维扫描技术，该技术主要利用三维扫描仪和跟踪仪等设备共同实现物体的三维测量。相对于传统的贴点式三维扫描或摄影式三维扫描，跟踪式三维扫描技术使用更加方便、稳定性更好、测量范围更大，方便用户在车间、室外和各种复杂环境下轻松便捷地实现三维测量。
[0003]现有的跟踪式三维扫描装置主要包括激光跟踪仪(如专利CN103477185)、固定式双摄像头三维扫描仪姿态捕捉跟踪设备(如专利CN103649680、EP2385341)、头戴式三维坐标数据眼镜(如专利US2016/0189422)、针对大尺度物体如船舶曲面钢板的基于LED标签跟踪的几何测量装置(如专利CN104976968A)等。上述的现有的跟踪式三维扫描装置主要采取跟踪器和扫描仪的结合共同实现物体的三维测量，其中跟踪器用于拼接三维数据，扫描仪用于获得三维数据。也就是说，三维扫描功能的实现取决于扫描仪自身的功能和精度。上述现有装置中的扫描仪主要采用手持单色激光扫描仪或光栅投影式扫描仪，功能较为单一，对于色彩和纹理有更高要求的扫描场景，缺乏足够的适应性。例如，对于需要获得物体表面色彩特征的扫描场景，例如文物、家居的数字化扫描重建，以及对于网购商品的三维展示等，现有跟踪式装置尚不能实现这样的功能。
[0004]现有的色彩纹理扫描装置主要是手持式白光扫描仪，主要包括一个投影器，一个或多个黑白摄像头和一个彩色摄像头，投影器采用编码结构光的形式进行投影，黑白摄像头在投影的同时获取物体轮廓信息，并通过特征识别进行前后帧的点面信息拼接；为了避免拍摄到投影图案影响贴图效果，彩色摄像头在投影的间隙获取物体表面纹理信息，并基于黑白摄像头的三维信息进行纹理贴图。上述装置的主要问题是，彩色摄像头和黑白摄像头非同步交叉拍摄，虽然间隔时间很短，但是因为二者的不同步，所以纹理贴图后的三维模型与原始被扫描对象相比，色彩纹理存在一定的错位。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种三维扫描方法、三维扫描系统、计算机设备和计算机可读存储介质，以至少解决相关技术中三维模型的色彩纹理存在错位的问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种三维扫描系统，包括三维扫描仪、跟踪器和计算单元，所述三维扫描仪和所述跟踪器分别与所述计算单元电性连接；所述三维扫描仪用于采集被扫描对象的三维点面信息，所述跟踪器用于在所述三维扫描仪采集所述三维点面信息时跟踪所述三维扫描仪的第一位姿，所述计算单元用于根据所述三维点面信息和所述第一位姿，重建所述被扫描对象的三维模型；
[0007]其中，所述三维扫描仪，还用于采集所述被扫描对象表面的色彩纹理信息；所述跟踪器，还用于在所述三维扫描仪采集所述被扫描对象表面的色彩纹理信息时跟踪所述三维扫描仪的第二位姿；所述计算单元，还用于根据所述色彩纹理信息和所述第二位姿，在所述三维模型的表面生成色彩纹理。
[0008]在其中一些实施例中，所述三维扫描仪包括：用于采集所述被扫描对象的三维点面信息的第一摄像头和第二摄像头，以及用于采集所述色彩纹理信息的第三摄像头。
[0009]在其中一些实施例中，所述三维扫描仪包括：用于采集所述被扫描对象的三维点面信息的第一摄像头和第二摄像头，其中，所述第一摄像头还用于采集所述色彩纹理信息。
[0010]在其中一些实施例中，所述三维扫描仪还包括：结构光投影器，用于在所述三维扫描仪采集所述三维点面信息时在所述被扫描对象的表面投射结构光图案。
[0011]在其中一些实施例中，所述三维扫描系统还包括：时钟同步单元，所述时钟同步单元分别与所述三维扫描仪和所述跟踪器电性连接；所述时钟同步单元用于提供时钟同步信号；其中，
[0012]所述结构光投影器、所述第一摄像头、所述第二摄像头以及所述跟踪器根据所述时钟同步信号同步工作；第三摄像头和所述跟踪器根据所述时钟同步信号同步工作。
[0013]在其中一些实施例中，所述三维扫描仪还包括：结构光投影器，用于在所述三维扫描仪采集所述三维点面信息时在所述被扫描对象的表面投影不可见光波段的结构光投影图案；所述三维扫描系统还包括：时钟同步单元，所述时钟同步单元分别与所述三维扫描仪和所述跟踪器电性连接；所述时钟同步单元用于提供时钟同步信号；其中，
[0014]所述结构光投影器、所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头以及所述跟踪器根据所述时钟同步信号同步工作；
[0015]所述不可见光波段的结构光投影图案能够被所述第一摄像头和所述第二摄像头捕获，所述不可见光波段的结构光投影图案不能够被所述第三摄像头捕获。
[0016]在其中一些实施例中，所述三维扫描系统还包括：可见光源，所述可见光源用于在采集色彩纹理信息时对所述被扫描对象补光。
[0017]第二方面，本申请实施例提供了一种三维扫描方法，包括：
[0018]采集被扫描对象的三维点面信息，并在采集所述三维点面信息时跟踪三维扫描仪的第一位姿；以及采集所述被扫描对象表面的色彩纹理信息，并在采集所述色彩纹理信息时跟踪所述三维扫描仪的第二位姿；
[0019]根据所述三维点面信息和所述第一位姿，重建所述被扫描对象的三维模型；
[0020]根据所述色彩纹理信息和所述第二位姿，在所述三维模型的表面生成色彩纹理。
[0021]在其中一些实施例中，采集被扫描对象的三维点面信息包括：
[0022]在所述被扫描对象的表面投射结构光投影图案；
[0023]使用第一摄像头和第二摄像头采集表面投射有所述结构光投影图案的被扫描对象的图像信息，并根据所述图像信息生成所述被扫描对象的三维点面信息。
[0024]在其中一些实施例中，对所述被扫描对象的所述三维点面信息和所述色彩纹理信息的采集是非同时的。
[0025]在其中一些实施例中，采集被扫描对象的三维点面信息，并在采集所述三维点面信息时跟踪所述三维扫描仪的第一位姿；以及采集所述被扫描对象表面的色彩纹理信息，
并在采集所述色彩纹理信息时跟踪所述三维扫描仪的第二位姿包括：
[0026]使用第一摄像头和第二摄像头采集被扫描对象的三维点面信息，并在采集所述三维点面信息时跟踪所述三维扫描仪的第一位姿；以及使用所述第一摄像头采集所述被扫描对象表面的色彩纹理信息，并在采集所述色彩纹理信息时跟踪所述三维扫描仪的第二位姿。
[0027]在其中一些实施例中，采集被扫描对象的三维点面信息，并在采集所述三维点面信息时跟踪所述三维扫描仪的第一位姿；以及采集所述被扫描对象表面的色彩纹理信息，并在采集所述色彩纹理信息时跟踪所述三维扫描仪的第二位姿包括：
[0028]使用第一摄像头和第二摄像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维扫描系统，包括三维扫描仪、跟踪器和计算单元，所述三维扫描仪和所述跟踪器分别与所述计算单元电性连接；所述三维扫描仪用于采集被扫描对象的三维点面信息，所述跟踪器用于在所述三维扫描仪采集所述三维点面信息时跟踪所述三维扫描仪的第一位姿，所述计算单元用于根据所述三维点面信息和所述第一位姿，重建所述被扫描对象的三维模型；其特征在于，所述三维扫描仪，还用于采集所述被扫描对象表面的色彩纹理信息；所述跟踪器，还用于在所述三维扫描仪采集所述被扫描对象表面的色彩纹理信息时跟踪所述三维扫描仪的第二位姿；所述计算单元，还用于根据所述色彩纹理信息和所述第二位姿，在所述三维模型的表面生成色彩纹理。2.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，所述三维扫描仪包括：用于采集所述被扫描对象的三维点面信息的第一摄像头和第二摄像头，以及用于采集所述色彩纹理信息的第三摄像头。3.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，所述三维扫描仪包括：用于采集所述被扫描对象的三维点面信息的第一摄像头和第二摄像头，其中，所述第一摄像头还用于采集所述色彩纹理信息。4.根据权利要求2或3所述的三维扫描系统，其特征在于，所述三维扫描仪还包括：结构光投影器，用于在所述三维扫描仪采集所述三维点面信息时在所述被扫描对象的表面投射结构光图案。5.根据权利要求4所述的三维扫描系统，其特征在于，所述三维扫描系统还包括：时钟同步单元，所述时钟同步单元分别与所述三维扫描仪和所述跟踪器电性连接；所述时钟同步单元用于提供时钟同步信号；其中，所述结构光投影器、所述第一摄像头、所述第二摄像头以及所述跟踪器根据所述时钟同步信号同步工作；第三摄像头和所述跟踪器根据所述时钟同步信号同步工作。6.根据权利要求2所述的三维扫描系统，其特征在于，所述三维扫描仪还包括：结构光投影器，用于在所述三维扫描仪采集所述三维点面信息时在所述被扫描对象的表面投影不可见光波段的结构光投影图案；所述三维扫描系统还包括：时钟同步单元，所述时钟同步单元分别与所述三维扫描仪和所述跟踪器电性连接；所述时钟同步单元用于提供时钟同步信号；其中，所述结构光投影器、所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头以及所述跟踪器根据所述时钟同步信号同步工作；所述不可见光波段的结构光投影图案能够被所述第一摄像头和所述第二摄像头捕获，所述不可见光波段的结构光投影图案不能够被所述第三摄像头捕获。7.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，所述三维扫描系统还包括：可见光源，所述可见光源用于在采集色彩纹理信息时对所述被扫描对象补光。8.一种三维扫描方法，其特征在于包括：采集被扫描对象的三维点面信息，并在采集所述三维点面信息时跟踪三维扫描仪的第一位姿；以及采集所述被扫描对象表面的色彩纹理信息，并在采集所述色彩纹理信息时跟踪所述三维扫描仪的第二位姿；
根据所述三维点面信息和所述第一位姿，重建所述被扫描对象的三维模型；根据所述色彩纹理信息和所述第二位姿，在所述三维模型的表面生成色彩纹理。9.根据权利要求8所述的三维扫描方法，其特征在于，采集被扫描对象的三维点面信息包括：在所述被扫描对象的表面投射结构光投影图案；使用第一摄像头和第二摄像头采集表面投射有所述结构光投影图案的被扫描对象的图像信息，并根据所述图像信息生成所述被扫描对象的三维点面信息。10.根据权利要求9所述的三维扫描方法，其特征在于，对所述被扫描对象的所述三维点面信息和所述色彩纹理信息的采集是非同时的。11.根据权利要求9所述的三维扫描方法，其特征在于，采集被扫描对象的三维点面信息，并在采集所述三维点面信息时跟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江峰，陈尚俭，
申请(专利权)人：杭州思看科技有限公司，
类型：发明
国别省市：