单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的设备和方法，方法包括：根据搭建扫描设备，确定标定；扫描采集物体的物体内部三维点云数据；根据采集的物体内部三维点云数据，对其分析记录；根据分析记录的物体内部三维点云数据进行安全性检测的计算，将计算结果与物体内部初始数据进行对比得出的检测结果进行记录；根据分析记录的物体内部三维点云数据，建立三维模型；根据安全检测结果和建立的三维模型，进行展示。本发明专利技术具有物体内部三维点云数据采集，通过采集的物体内部点云数据进行安全检测并建立三维模型，将检测结果与三维模型显示在图形界面内，是一种快速、稳定、高精度的非接触式三维数据获取与检测方法和系统。和系统。和系统。

【技术实现步骤摘要】
单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的设备和方法


[0001]本专利技术涉及图像处理以及机器视觉
，具体为一种单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的设备和方法。

技术介绍

[0002]三维扫描技术是一种非接触式三维数据获取技术，用于获取被扫描物体的三维点云数据，在获取三维数据时不需要与被测物体进行接触，不会对物体造成刮伤等负面影响，而且该技术能够快速、稳定的获取高精度的三维点云数据。三维点云数据的获取在工业铸件、医疗诊断、安全检测、物体三维形貌获取等领域广泛应用。现有的三维扫描技术大多都是基于线激光扫描，但是由于线激光自身的结构单一，对于物体内部三维点云数据获取需要进行点云的配准和剔除才能恢复出物体内部真实的三维点云数据。对此，提出一种基于单目视觉加环形结构光簇的管状物体内部三维扫描方法，用于弥补以上不足。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的设备和方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的方法，包括：扫描设备搭建；扫描系统标定；获取空间数据，并分析记录；根据分析记录的获取的三维点云数据，对物体内部进行安全检测；根据分析记录的获取的三维点云数据，建立三维模型；根据安全性检测结果和建立的三维模型，通过图形界面的方式进行展示。
[0005]进一步的，所述的扫描设备具体包括：一个工业相机；一辆轨道小车；一个环形激光；按照相机中心和激光光心在一条直线上的原则固定在轨道小车上；使用相机拍摄下环形激光打在物体内部的实际情况；根据标定好的扫描系统对物体内部进行扫描；根据扫描获取的物体内部三维点云数据进行安全检测；根据扫描获取的物体内部三维点云数据进行三维建模；将安全检测结果和三维模型进行展示。
[0006]进一步的，根所述的扫描系统的标定具体包括：摄像机内外参数的标定；
将环形激光打在带有棋盘格标靶上；使用摄像机拍摄下带有环形激光的棋盘格标靶；根据相机的内外参数计算出棋盘格角点在相机坐标系下的坐标；根据获得的相机坐标系下棋盘格交点坐标使用最小二乘法标定出棋盘格所在平面；根据标定得到的平面，利用线面相交的方法得到环形激光在相机坐标系下坐标；根据得到的环形激光在相机坐标系下的坐标，每个圆环选取10个点，选取n个圆环，使用最小二乘法将选取的点代进去，获得环形激光在相机坐标系下的方程式即圆锥方程。
[0007]进一步的，所述的扫描系统的三维点云数据的获取具体包括：通过使用摄像设备，拍摄带有环形激光的物体内部图像文件，得出图像文件；将得到的图像文件根据直线与圆锥方程求交点的方式求得物体内部在相机坐标系下的三维坐标；对获得的初步三维坐标根据实际情况进行取舍，获得符合实际情况的三维坐标，存储在文件中。
[0008]进一步的，所述的扫描系统的物体内部安全检测具体包括：获取该物体内部的初始数据；根据获得物体内部三维数据进行计算，将计算结果与初始数据进行对比，得出物体内部的安全检测结果；记录物体内部的安全检测结果到文件中。
[0009]进一步的，所述的扫描系统的三维模型建立具体包括：读取扫描得到的物体内部三维数据；对读取到的物体内部三维数据进行降噪处理；将降噪后的三维点云数据点连成网格体，建立出对应的三维模型。
[0010]进一步的，所述的扫描系统的检测结果与建立模型的展示具体包括：使用Qt编写图形展示界面；读取文件中的检测结果；读取三维模型的结构数据；将读取到的数据在图形展示界面进行展示，达到操作友好目的。
[0011]为实现上述目的，本专利技术还提供如下技术方案：一种单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的设备，包括：扫描系统标定模块，用于标定出扫描系统中相机的内外参数与环形激光在相机坐标系下的锥面方程；扫描数据模块，用于扫描采集物体的物体内部三维点云数据；分析记录模块，用于根据采集的物体内部三维点云数据，对其分析记录；安全检测模块，用于根据分析记录的物体内部三维点云数据进行安全性检测的计算，将计算结果与物体内部初始数据进行对比得出的检测结果进行记录；建模模块，用于根据分析记录的物体内部三维点云数据，建立三维模型；图形界面模块，用于观察扫描系统的实时操作过程以及展示安全检测结果和建立
的三维模型。
[0012]为实现上述目的，本专利技术还提供如下技术方案：一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述中任一项所述方法的步骤。
[0013]为实现上述目的，本专利技术还提供如下技术方案：一种计算机可读存储介质，其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上述中任一项所述方法的步骤。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术，具对有物体内部进行三维点云数据采集的功能，在通过采集的物体内部点云数据的基础上能快速进行三维模型重建和破却性质量检测，将检测结果与三维模型显示在图形界面内，是一种快速、稳定、高精度的非接触式三维数据获取与检测方法和系统。
[0015]本专利技术，是一种基于环形激光单目物体内部三维扫描方法，由于环形结构光自身就是封闭性的环状，扫描过程省去配准步骤，可以快速、稳定、高精度的获取三维点云数据，根据获取的三维点云数据进行安全性检测以及三维建模，并将安全性检测结果与三维模型通过图形化界面显示出来。
附图说明
[0016]图1为本专利技术提供的一种单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的方法的流程示意图。
[0017]图2为本专利技术提供的一种单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的设备的结构示意图。
[0018]图3为本专利技术提供的图2中系统软件系统中各模块之间的逻辑关系示意图。
[0019]图4为本专利技术提供的图2中系统初始化、算法和主程序架构的示意图。
[0020]图5为本专利技术提供的三维扫描内壁设备硬件架构的示意图。
[0021]图6为本专利技术提供的环形结构光簇所在光锥面的标定的示意图。
[0022]图7为本专利技术提供的两个扫描所得的点云数据和三维重建后的效果图。
[0023]图8为本专利技术提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]请参阅图1
‑
8，本专利技术提供一种技术方案：一种单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的方法，包括如下步骤：S101、搭建扫描设备；S102、扫描获取三维点云数据；S103、根据扫描获取三维点云数据，对其分析记录；S104、根据分析记录的三维点云数据，进行安全性检测；
S105、根据分析记录的三维点云数据，进行三维建模；S10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单目视觉加环形结构光簇的三维扫描内壁的设备和方法，其特征在于，包括：根据搭建扫描设备，确定标定；扫描采集物体的物体内部三维点云数据；根据采集的物体内部三维点云数据，对其分析记录；根据分析记录的物体内部三维点云数据进行安全性检测的计算，将计算结果与物体内部初始数据进行对比得出的检测结果进行记录；根据分析记录的物体内部三维点云数据，建立三维模型；根据安全检测结果和建立的三维模型，进行展示。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标定具体包括：摄像机内外参数的标定；将环形激光打在带有棋盘格标靶上；使用摄像机拍摄下带有环形激光的棋盘格标靶；根据相机的内外参数计算出棋盘格角点在相机坐标系下的坐标；根据获得的相机坐标系下棋盘格交点坐标使用最小二乘法标定出棋盘格所在平面；根据标定得到的平面，利用线面相交的方法得到环形激光在相机坐标系下坐标；根据得到的环形激光在相机坐标系下的坐标，每个圆环选取10个点，选取n个圆环，使用最小二乘法将选取的点代进去，获得环形激光在相机坐标系下的方程式即圆锥方程。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维点云数据的获取方法包括：通过使用摄像设备，拍摄带有环形激光的物体内部图像文件，得出图像文件；将得到的图像文件根据直线与圆锥方程求交点的方式求得物体内部在相机坐标系下的三维坐标；对获得的初步三维坐标根据实际情况进行取舍，获得符合实际情况的三维坐标，存储在文件中。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述安全性检测包括：获取该物体内部的初始数据；根据获得物体内部三维数据进行计算，将计算结果与初始数据进行对比，得出物体内部的安全检测结果；记录物体内部的安全检测结果到文件中。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维建模包括：读取扫描得到的物体内部三维数据；对读取到的物体内部三维数据进行降噪处理；将降噪后的三维点云数据点连成网格体，建立出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志毅，曹世界，何钊，寇瑞，
申请(专利权)人：深圳五象新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：