用黑白相机获取彩色图像的三维扫描仪及其扫描方法技术

本发明专利技术涉及一种三维扫描仪，其包括一个投影仪，该三维扫描仪还包括至少一个黑白相机及一个控制系统。所述投影仪分别向被扫描物体投射红、绿、蓝三种单色光。当所述投影仪向被扫描物体投射每种单色光时，所述至少一个黑白相机从多个角度分别拍摄被扫描物体的多张图像。所述控制系统能够以投影仪投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体多个角度的彩色图像。本发明专利技术的三维扫描仪能够用黑白相机获取彩色图像，大大降低了设备成本。另外，本发明专利技术还提供了一种三维扫描仪的扫描方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种彩色三维扫描仪，尤其涉及一种仅用黑白相机即可获得彩色三维图像的三维扫描仪及其扫描方法。
技术介绍
三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对被扫描物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得该物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实际物体的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为物体数字化提供了相当方便快捷的手段。利用三维扫描技术制备的三维扫描仪(3D Scanner)作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点，而成为将物体三维建模的重要工具，得到越来越广泛的应用。譬如，用三维扫描仪对手板、样品、模型等被扫描物体进行扫描，可以得到该物体立体尺寸数据，这些数据能直接与计算机辅助设计(CAD Computer Aided Design)或计算机辅助制造(CAM :Computer Aided Making)软件接口，在CAD系统中可以对数据进行调整、修补、再送到加工中心或快速成型设备上制造，可以极大的缩短产品制造周期。一般的三维扫描仪采用投射条纹到物体表面，再用黑白相机采集图像，通过计算条纹在物体表面的变形，从而获得的物体三维轮廓信息。现实中要求测量的物体大多是彩色的，如一些彩色的文物，不仅要求能准确获取物体的三维轮廓信息，而且希望保留尽可能真实的表面颜色纹理信息。现有的获取彩色纹理的方法有二种一种是把一般三维扫描仪的相机改为彩色相机，这样会增加噪声，使得数据质量变差。另一种获得彩色信息的办法是，通过在一般的扫描仪上额外增加了一个彩色相机，如单反相机。这样保证轮廓信息和较好的颜色纹理效果。 然而，却增加了不少成本。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种能够，以解决现有彩色三维扫描仪成本较高的问题。本专利技术是这样实现的—种三维扫描仪，其包括一个投影仪，该三维扫描仪还包括至少一个黑白相机及一个控制系统。所述控制系统能够控制所述投影仪分别向被扫描物体投射红、绿、蓝三种单色光。当所述投影仪向被扫描物体投射每种单色光时，所述控制系统控制所述至少一个黑白相机从多个角度分别拍摄被扫描物体的多张图像。所述控制系统能够以投影仪投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体多个角度的彩色图像。进一步地，所述三维扫描仪仅包括一个黑白相机，当所述投影仪向被扫描物体投射每种单色光时，所述控制系统控制所述黑白相机从一个角度拍摄被扫描物体的图像后， 再移动到另一个或多个角度拍摄被扫描物体的图像。进一步地，所述三维扫描仪包括多个黑白相机，当所述投影仪向被扫描物体投射每种单色光时，所述控制系统控制所述多个黑白相机从多个角度同时拍摄被扫描物体的图像。进一步地，所述控制系统能够根据所述被扫描物体多个角度的彩色图像通过计算机多目视觉成像原理重建出被扫描物体的立体彩色模型。进一步地，所述控制系统还能对所述被扫描物体多个角度的彩色图像进行白平衡处理。一种三维扫描仪的扫描方法，其包括以下步骤a.采用投影仪向被扫描物体投射红色光，并采用至少一个黑白相机从多个角度分别拍摄被扫描物体的多张图像；b.采用投影仪向被扫描物体投射绿色光，并采用至少一个黑白相机从多个角度分别拍摄被扫描物体的多张图像；c.采用投影仪向被扫描物体投射蓝色光，并采用至少一个黑白相机从多个角度分别拍摄被扫描物体的多张图像；d.以投影仪投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体多个角度的彩色图像。进一步地，所述步骤a、b、c之间的顺序可以互换。进一步地，当所述投影仪向被扫描物体投射每种单色光时，采用一个黑白相机从一个角度拍摄被扫描物体的图像后，再移动到另一个或多个角度拍摄被扫描物体的图像。进一步地，当所述投影仪向被扫描物体投射每种单色光时，采用多个黑白相机从多个角度同时拍摄被扫描物体的图像。进一步地，所述扫描方法进一步包括步骤对所述被扫描物体多个角度的彩色图像进行白平衡处理。进一步地，所述扫描方法进一步包括步骤根据所述被扫描物体多个角度的彩色图像通过计算机多目视觉成像原理重建出被扫描物体的立体彩色模型。与现有技术相比，本专利技术的三维扫描仪及其扫描方法中，通过仅采用黑白相机分别获取被扫描物体被红、绿、蓝三色光投射时的图像，即可得到被扫描物体的彩色图像，大大降低了设备成本。另外，通过该三维扫描仪获取的彩色图像质量较好，颜色信息真实准确，能够在后续三维建模中得到真实准确的立体彩色模型。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。以下结合附图描述本专利技术的实施例，其中图I是本专利技术实施例提供的一种三维扫描仪的示意图；及图2是本专利技术实施例提供的一种三维扫描仪的扫描方法的流程图。具体实施方式以下基于附图对本专利技术的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅作为实施例，并不用于限定本专利技术的保护范围。请参阅附图说明图1，本专利技术实施例提供的三维扫描仪100包括一个投影仪10及至少一个黑白相机20。所述投影仪10能够向被扫描物体200投射红、绿、蓝三种单色光。可以理解，所述单色光均为结构光。所述投影仪10投射红、绿、蓝三种单色光的方式不限，譬如，可通过在所述投影仪10内置多个单色光源来实现投射红、绿、蓝三种单色光，也可通过在所述投影仪10内置白色光源及在白色光源出光方向错时设置滤光片来实现投射红、绿、蓝三种单色光。所述黑白相机20包括黑白感光元件，所述感光元件可为电子耦合器件(CXD)，也可为互补金属氧化物半导体(COMS)感光元件。所述至少一个黑白相机20用于当所述投影仪10向被扫描物体200投射每种单色光时，从多个角度分别拍摄被扫描物体200的多张图像。所述至少一个黑白相机20针对所述投影仪10向被扫描物体200投射每种单色光时， 从多个角度分别拍摄被扫描物体200的多张图像，通过计算机软件等能够以投影仪10投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体200多个角度的彩色图像。然后，根据所述被扫描物体多个角度的彩色图像通过计算机多目视觉成像原理即可重建出被扫描物体200的立体彩色模型。所述至少一个黑白相机20的数量可以为一个、二个、三个等等，其具体数量可以根据实际需要而定。本实施例中，所述三维扫描仪100包括两个黑白相机20。所述三维扫描仪100还可包括一个控制系统30，该控制系统30连接所述扫描仪 10及黑白相机20。所述控制系统30能够控制所述投影仪10分别向被扫描物体200投射红、绿、蓝三种单色光，且控制所述至少一个黑白相机20从多个角度分别拍摄被扫描物体 200的多张图像。优选地，所述控制系统30还能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维扫描仪，其包括一个投影仪，其特征在于，该三维扫描仪还包括至少一个黑白相机及一个控制系统，所述控制系统能够控制所述投影仪分别向被扫描物体投射红、绿、蓝三种单色光，当所述投影仪向被扫描物体投射每种单色光时，所述控制系统控制所述至少一个黑白相机从多个角度分别拍摄被扫描物体的多张图像，所述控制系统能够以投影仪投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体多个角度的彩色图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正强，赵晓波，周桢人，吴军，俞惠智，
申请(专利权)人：杭州先临三维科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：