一种室内墙面三维扫描装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种室内墙面三维扫描装置及方法，属于三维扫描技术领域，所述装置包括基座、第一支撑台、第二支撑台、第三支撑台、振镜模块、可见光相机、控制模块和激光测距模块；所述方法采用全面或指定区域的三维扫描方式，避免了因墙面凹凸部分、裂缝等而存在稠密点云、噪点、畸变，从而有效避免造成扫描面不平整的技术问题，具有更高的扫描测绘精度，并且能够自主选择扫描区域，自由度更高。自由度更高。自由度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种室内墙面三维扫描装置及方法


[0001]本专利技术属于三维重建
，具体涉及一种室内墙面三维扫描装置及方法。

技术介绍

[0002]目前的三维重建方法主要通过激光雷达、RGB
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D深度相机、双目相机获取三维稠密点云，利用稠密点云信息完成位姿估计，进而把点云拼接到正确的位置，完成三维重建。但在面对墙面这类平整目标时，激光雷达与RGB
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D深度相机采集的点云数据会不可避免的出现部分噪点、畸变点，导致重建出的三维模型不满足高精度室内测绘使用；而双目相机更是由于墙面特征点难以提取，导致三维重建完全失效。因此，本专利技术提供了一种室内墙面三维扫描装置及方法，以至少解决上述部分技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种室内墙面三维扫描装置及方法，以至少解决上述部分技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种室内墙面三维扫描装置，包括基座，设于基座上的第一支撑台、第二支撑台和第三支撑台，安装于第一支撑台上的振镜模块，安装于第二支撑台上的可见光相机和控制模块，以及安装于第三支撑台上的激光测距模块；所述控制模块分别与振镜模块、激光测距模块和可见光相机相连接，所述激光测距模块的激光出射口对准振镜模块的入射口。
[0005]进一步地，所述可见光相机的视场覆盖区覆盖被测墙面，所述激光测距模块的激光点覆盖区大于所述可见光相机的视场覆盖区。
[0006]进一步地，所述控制模块连接至PC端。
[0007]一种室内墙面三维扫描方法，包括以下步骤：步骤1、可见光相机采集室内墙面的被测墙面的第一图像；步骤2、在第一图像中标注被测墙面的4个墙角点和可扫描区域；步骤3、利用激光测距模块和振镜模块发射激光，依次扫描4个墙角点和可扫描区域，得到4个墙角点的激光三维坐标、以及可扫描区域内的多个激光三维坐标；步骤4、利用可扫描区域内的激光三维坐标拟合墙面方程，并通过4个墙角点的激光三维坐标确定墙面方程的边界值，完成墙面三维扫描。
[0008]进一步地，所述步骤1包括：步骤11、可见光相机采集被测墙面的第一图像，并通过控制模块传输至PC端。
[0009]进一步地，所述步骤2包括：步骤21、在第一图像上手动标注被测墙面的4个墙角点的像素坐标、以及可扫描区域内的像素坐标；步骤22、将被测墙面的4个墙角点的像素坐标、以及可扫描区域内的像素坐标传输至控制模块中。
[0010]进一步地，所述步骤3包括：
步骤31、激光测距模块发射激光，控制模块控制振镜模块内的振镜偏转，调整所述激光投射在被测墙面上激光点的位置，检测激光点的像素坐标直至依次与被测墙面的4个墙角点的像素坐标相同，得到4个墙角点对应的激光三维坐标；步骤32、激光测距模块发射激光，控制模块控制振镜模块内的振镜偏转，调整所述激光投射在被测墙面上激光点的位置，检测激光点的像素坐标直至与可扫描区域内的像素坐标相同，得到可扫描区域内至少3个位置对应的激光三维坐标。
[0011]进一步地，所述激光点的像素坐标的检测包括：步骤A、激光测距模块发射激光，并投射在不同光照、不同距离且不同类型的室内墙面上形成对应的激光点，可见光相机依次采集对应墙面的第二图像，将第二图像转换为HSV颜色空间并统计激光点的HSV范围，得到判断阈值；步骤B、由可见光相机采集被测墙面的第三图像，遍历第三图像上所有像素坐标，统计满足判断阈值的像素坐标，选取所有满足判断阈值的像素坐标的中点作为第三图像上激光点的像素坐标。
[0012]进一步地，所述步骤4包括：步骤41、建立平面方程Ax+By+Cz+D=0，然后根据最小二乘法建立优化项（0
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Ax
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By
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Cz
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D）^2，其中（A，B，C）是平面方程对应的平面的法向量，D是平面方程的已知常数，并带入步骤32所得的可扫描区域内的多个激光三维坐标，利用高斯牛顿法求解所述平面方程；步骤42、利用步骤31所得的4个墙角点对应的激光三维坐标，确定所述平面方程的取值范围，完成被测墙面的三维扫描。
[0013]进一步地，所述被测墙面的4个墙角点包括左上角、左下角、右上角和右下角，可扫描区域为去除不可扫描区域的剩余区域。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：由于目前的三维扫描方式为整体全面扫描，当墙面出现凹凸部分时容易产生噪点、奇异点，最终扫描出的墙面不够平整。本专利技术可通过指定扫描区域的方式避免该情况的出现，以剔除不想扫描的区域，采用全面或指定区域的三维扫描方式，避免了因墙面凹凸部分、裂缝等而存在稠密点云、噪点、畸变，从而有效避免造成扫描面不平整的技术问题，具有更高的扫描测绘精度，并且能够自主选择扫描区域，自由度更高。
附图说明
[0015]图1为本专利技术所述扫描装置的结构示意图。
[0016]图2为本专利技术所述振镜模块、激光测距模块和可见光相机扫的平面分布图。
[0017]图3为本专利技术所述第一图像的手动标注示意图。
[0018]图4为本专利技术所述方法的流程图。
[0019]其中，附图标记对应的名称为：1
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基座，2
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振镜模块，3
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激光测距模块，4
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可见光相机，5
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控制模块，6
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可见光相机的视场覆盖区，7
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激光测距模块的激光点覆盖区，11
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第一支撑台，12
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第二支撑台，13
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第三支撑台。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进一步详细说明。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。
[0021]如图1所示，本专利技术提供的一种室内墙面三维扫描装置，包括基座1，设于基座1上的第一支撑台11、第二支撑台12和第三支撑台13，安装于第一支撑台11上的振镜模块2，安装于第二支撑台12上的可见光相机4和控制模块5，以及安装于第三支撑台13上的激光测距模块3；所述控制模块5分别与振镜模块2、激光测距模块3和可见光相机4相连接，所述激光测距模块3的激光出射口对准振镜模块2的入射口。所述激光测距模块3发射激光，振镜模块2对所述激光的照射方向进行偏转，进而调整激光投射于被测墙面不同位置。可见光相机4对被测墙面以及经激光投射后形成对应激光点的被测墙面的拍照，控制模块5结合激光测距模块3的激光参数，对拍照的图片进行处理，最终实现被测墙面的三维扫描。
[0022]如图2所示，在部分实施例中，可见光相机的视场覆盖区6覆盖被测墙面，进而保证被测墙面的所有区域均能被图像记录；激光测距模块的激光点覆盖区7大于所述可见光相机的视场覆盖区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内墙面三维扫描装置，其特征在于，包括基座（1），设于基座（1）上的第一支撑台（11）、第二支撑台（12）和第三支撑台（13），安装于第一支撑台（11）上的振镜模块（2），安装于第二支撑台（12）上的可见光相机（4）和控制模块（5），以及安装于第三支撑台（13）上的激光测距模块（3）；所述控制模块（5）分别与振镜模块（2）、激光测距模块（3）和可见光相机（4）相连接，所述激光测距模块（3）的激光出射口对准振镜模块（2）的入射口。2.根据权利要求1所述的一种室内墙面三维扫描装置，其特征在于，所述可见光相机（4）的视场覆盖区覆盖被测墙面，所述激光测距模块（3）的激光点覆盖区大于所述可见光相机（4）的视场覆盖区。3.根据权利要求1所述的一种室内墙面三维扫描装置，其特征在于，所述控制模块（5）连接至PC端。4.一种室内墙面三维扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、可见光相机采集室内墙面的被测墙面的第一图像；步骤2、在第一图像中标注被测墙面的4个墙角点和可扫描区域；步骤3、利用激光测距模块和振镜模块发射激光，依次扫描4个墙角点和可扫描区域，得到4个墙角点的激光三维坐标、以及可扫描区域内的多个激光三维坐标；步骤4、利用可扫描区域内的激光三维坐标拟合墙面方程，并通过4个墙角点的激光三维坐标确定墙面方程的边界值，完成墙面三维扫描。5.根据权利要求4所述的一种室内墙面三维扫描方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤11、可见光相机采集被测墙面的第一图像，并通过控制模块传输至PC端。6.根据权利要求5所述的一种室内墙面三维扫描方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤21、在第一图像上手动标注被测墙面的4个墙角点的像素坐标、以及可扫描区域内的像素坐标；步骤22、将被测墙面的4个墙角点的像素坐标、以及可扫描区域内的像素坐标传输至控制模块中。7.根据权利要求6所述的一种室内墙面三维扫描方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴忠余，毛靖宇，
申请(专利权)人：成都量芯集成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：