三维扫描仪制造技术

本公开实施例提供了一种三维扫描仪。该三维扫描仪包括：主控单元，包括多个数据接口；多个图像采集装置，经由多个数据接口中的相机接口而耦合至主控单元，以向主控单元提供图像数据；激光雷达，经由多个数据接口中的雷达接口而耦合至主控单元，以与图像采集装置提供图像数据同步地向主控单元提供点云数据；以及云台驱动部，经由多个数据接口中的驱动接口而耦合至主控单元，并适于在主控单元的控制下驱动多个图像采集装置和激光雷达绕旋转轴线旋转，其中主控单元适于在旋转过程中同步地处理图像数据和点云数据。该三维扫描仪中的多个器件都是基于同一主控单元的电路架构设计，可以实现多种器件的高质量时间同步，从而提供高质量的合成图像。合成图像。合成图像。

【技术实现步骤摘要】
三维扫描仪


[0001]本公开的示例实施例总体上涉及一种三维扫描仪。

技术介绍

[0002]三维扫描仪是利用三维扫描技术的一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状与外观数据。三维扫描技术在实际应用中所具有的重要意义是实现将实物立体信息转换为计算机能够识别与直接处理的数字信号，实现物体的非接触测量。三维扫描仪所搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。三维扫描仪的用途之一是建立物体几何表面的点云，这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以建立更精确的模型(这个过程称作三维重建)。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上贴上材质贴图，亦即所谓的材质印射。
[0003]三维扫描仪目前也越来越多地应用于房屋构造的测量和扫描上。例如，在扫描室内环境时，三维扫描仪通常被放置在被扫描房屋的内部的固定位置，其光学探测部分(包括相机和激光雷达等)通常被驱动部件驱动旋转一周来完成房间构造的扫描。

技术实现思路

[0004]在本公开的第一方面，提供了一种三维扫描仪。该三维扫描仪包括：主控单元，包括多个数据接口；多个图像采集装置，经由多个数据接口中的相机接口而耦合至主控单元，以向主控单元提供所获取的相机视场内的对象的图像数据；激光雷达，经由多个数据接口中的雷达接口而耦合至主控单元，以与图像采集装置提供图像数据同步地向主控单元提供所获取的雷达视场内的对象的点云数据；以及云台驱动部，经由多个数据接口中的驱动接口而耦合至主控单元，并适于在主控单元的控制下驱动多个图像采集装置和激光雷达绕旋转轴线旋转，其中主控单元适于在旋转过程中同步地处理图像数据和点云数据，生成基于点云数据所指示的景深的虚拟现实图像。
[0005]根据本公开实施例的三维扫描仪中的包括图像采集装置、激光雷达以及云台驱动部在内的多个器件基于同一主机的电路架构设计，解决了传统的三维扫描仪基于多种处理平台的电路架构设计所带来的诸如时间同步容易出现误差等弊端。根据本公开实施例的三维扫描仪可以实现多种器件的高质量时间同步，从而能够提高数据合成质量。此外，主控单元能够同步地处理图像数据和点云数据，一方面，这样能够显著提高处理效率。另一方面，也是更重要的是，同步处理能够使经处理的数据时间戳完全保持一致，从而消除了传统的分时处理所带来的时间戳误差以及标定误差等，从而能够进一步提高数据合成质量。更重要的是，根据本公开实施例的三维扫描仪能够同时获取对象的点云数据和图像数据，并且同步地进行处理以生成虚拟现实图像。以此方式，能够提高采集效率的同时提高图像融合质量。
[0006]在一些实施例中，三维扫描仪还包括：位姿传感器，耦合至主控单元，以向主控单元提供三维扫描仪的位姿数据，并且其中主控单元适于进一步基于位姿数据来以同步时间
戳处理图像数据和点云数据。通过位姿传感器提供设备的位姿数据，可以提供高质量的合成图像，同时降低系统功耗，提供更加轻薄的设备。
[0007]在一些实施例中，三维扫描仪还包括：存储器，耦合至主控单元和多个图像采集装置，并且适于存储多个图像采集装置所获取的图像数据，并且其中主控单元被配置为基于差分时钟信号分时处理由被存储在存储器中的由多个图像采集装置所获取的图像数据。通过采用多个图像采集装置同时曝光并进行分时处理的方式，保证了多个图像采集装置在采集图像数据时的同步性，并由此提高图像合成质量。
[0008]在一些实施例中，三维扫描仪还包括：无线传输模块，耦合至主控单元，并且适于至少将虚拟现实图像数据传输至外部设备、和/或从外部设备向主控单元传输控制指令或配置信息。通过无线传输模块能够便利地传输数据和控制指令，从而提高三维扫描仪的用户体验。
[0009]在一些实施例中，三维扫描仪还包括：主动散热模块，耦合至主控单元，并且包括风扇，并且其中主控单元适于根据温度数据和处理计算量中的至少一者来控制风扇的旋转速度。通过主动散热模块，能够以自适应的方式有效地为三维扫描仪的各个器件进行散热，从而提高三维扫描仪的性能。
[0010]在一些实施例中，三维扫描仪还包括：输入模块，耦合至主控单元，以向主控单元输入控制指令或配置信息。以此方式，能够便于用户输入控制指令或配置信息，从而进一步改善三维扫描仪的控制便利性和用户体验。
[0011]在一些实施例中，三维扫描仪还包括：指示模块，耦合至主控单元，以根据主控单元所提供的控制信号而提供关于三维扫描仪的状态的指示。以此方式，用户能够便利地了解到关于三维扫描仪的状态的各种信息，从而便于根据状态对三维扫描仪进行控制。
[0012]在一些实施例中，相机接口包括移动行业处理器MIPI接口。采用MIPI接口确保能够更快速的传输图像数据。
[0013]在一些实施例中，雷达接口包括以太网物理层接口。以此方式，能够高效地传输点云数据，从而提高三维扫描仪的性能。
[0014]在一些实施例中，三维扫描仪还包括：电池，经由电源管理接口而耦合至主控单元，以在主控单元的控制下向三维扫描仪中的各个模块供电。电池能够有利于改善三维扫描仪的便携性能，从而扩展三维扫描仪的应用场景。
附图说明
[0015]结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
[0016]图1示出了根据本公开实施例的三维扫描仪的电路布局的简化示P23011815301CN
[0017]意图；以及
[0018]图2示出了根据本公开实施例的三维扫描仪的电路布局的示意性框图。
具体实施方式
[0019]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这
里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
[0020]在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
[0021]三维扫描仪，又被称为三维相机或者虚拟现实(VR)相机，能够用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观数据(如颜色、表面反照率等性质)。用于扫描房间构造的三维扫描仪通常包括两个部分，第一部分，也被称为驱动部件固定部件，用于固定诸如步进电机等的驱动部件；以及第二部分，也被称为感知部分，通常包括诸如相机的图像采集装置以及激光雷达。感知部分能够在驱动部件的驱动下相对于第一部分绕旋转轴线转动。在进行房间内部构造扫描时，三维扫描仪通常通过诸如三脚架等支撑装置而被固定在待扫描的房间的预定位置，通过驱动部件驱动感知本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维扫描仪，包括：主控单元(101)，包括多个数据接口；多个图像采集装置(102)，经由所述多个数据接口中的相机接口(1011)而耦合至所述主控单元(101)，以向所述主控单元(101)提供所获取的相机视场内的对象的图像数据；激光雷达(103)，经由所述多个数据接口中的雷达接口(1012)而耦合至所述主控单元(101)，以与所述图像采集装置(102)提供所述图像数据同步地向所述主控单元(101)提供所获取的雷达视场内的对象的点云数据；以及云台驱动部(104)，经由所述多个数据接口中的驱动接口(1013)而耦合至所述主控单元(101)，并适于在所述主控单元(101)的控制下驱动所述多个图像采集装置(102)和激光雷达(103)绕旋转轴线旋转，其中所述主控单元(101)适于在所述旋转过程中同步地处理所述图像数据和所述点云数据，生成基于所述点云数据所指示的景深的虚拟现实图像。2.根据权利要求1所述的三维扫描仪，还包括：位姿传感器(105)，耦合至所述主控单元(101)，以向所述主控单元(101)提供所述三维扫描仪的位姿数据，并且其中所述主控单元(101)适于进一步基于所述位姿数据来以同步时间戳处理所述图像数据和所述点云数据。3.根据权利要求1所述的三维扫描仪，还包括：存储器(106)，耦合至所述主控单元(101)和所述多个图像采集装置(102)，并且适于存储所述多个图像采集装置(102)所获取的所述图像数据，并且其中所述主控单元(101)被配置为基于差分时钟信号分时处理由被存储在所述存储器(106)中的、由所述多个图像采集装置(102)所获取的所述图像数据。4.根据权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚辉平，
申请(专利权)人：北京有竹居网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：