專(zhuān)利名稱(chēng)：三維掃描裝置和三維掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維(3D)掃描技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維掃描裝置和三維掃描方法。
背景技術(shù)：
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中利用三維掃描裝置(手機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等)對(duì)待掃描 物體進(jìn)行3D掃描時(shí)，通常是將三維掃描裝置繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周，拍攝一組圖像序列， 利用該圖像序列以及三維掃描裝置在拍攝圖像時(shí)與待掃描物體之間的距離R等參數(shù)，計(jì)算 待掃描物體的3D模型。
使用三維掃描裝置對(duì)待掃描物體進(jìn)行拍攝時(shí)，三維掃描裝置須相對(duì)待掃描物體保 持近乎圓周的運(yùn)動(dòng)，即三維掃描裝置在運(yùn)動(dòng)時(shí)需要保持與待掃描物體之間的距離R不變， 才能夠保證3D建模的精確。
而事實(shí)上，用戶(hù)拿著三維掃描裝置對(duì)待掃描物體進(jìn)行掃描時(shí)，很難保證三維掃描 裝置的運(yùn)動(dòng)軌跡是理想的圓周，從而會(huì)引起3D建模的不精確。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種三維掃描裝置和三維掃描方法，即使三維掃描裝置拍 攝待掃描物體的圖像時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡不是理想的圓周，也能夠保證3D建模的精確性。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種三維掃描裝置，包括光束發(fā)射模塊，用于向待 掃描物體發(fā)射光束，所述光束在所述待掃描物體上形成光斑；圖像采集模塊，用于采集所述 待掃描物體的掃描圖像序列；距離確定模塊，用于獲取所述掃描圖像序列中的第一圖像序 列，并根據(jù)所述第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息，確定采集所述第一圖像時(shí)所述 三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離；三維建模模塊，用于根據(jù)所述第一圖像 序列以及采集所述第一圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定 所述待掃描物體的三維模型。
可選的，所述距離確定模塊包括重力傳感模塊，用于測(cè)量采集所述掃描圖像序列 中的每一掃描圖像時(shí)的加速度的變化；輪廓區(qū)域估計(jì)模塊，用于根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí) 的加速度的變化，估計(jì)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域；第一圖像提取模塊， 用于根據(jù)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所 述第一圖像序列。
可選的，所述距離確定模塊還包括角度測(cè)量模塊，用于測(cè)量采集所述掃描圖像時(shí) 的偏轉(zhuǎn)角度；所述第一圖像提取模塊，還用于根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度、所述 待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序 列。
可選的，所述距離確定模塊包括第二圖像提取模塊，用于對(duì)所述掃描圖像序列中 的每一掃描圖像中的光斑信息進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果從所述掃描圖像序列提取出所述第一圖像序列，其中，所述第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息能夠滿(mǎn)足計(jì)算所述與所 述待掃描物體之間的所述拍攝距離的需求。
可選的，所述三維建模模塊包括圖像處理模塊，用于對(duì)所述第一圖像序列進(jìn)行處 理，得到不含所述光斑的第二圖像序列；執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述第二圖像序列以及采集所 述第二圖像序列中的第二圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確 定所述待掃描物體的三維模型。
本發(fā)明還提供一種三維掃描方法，包括向待掃描物體發(fā)射光束，所述光束在所述 待掃描物體上形成光斑；采集所述待掃描物體的掃描圖像序列；獲取所述掃描圖像序列中 的第一圖像序列，并根據(jù)所述第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息，確定采集所述第 一圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離；根據(jù)所述第一圖像序列以 及采集所述第一圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定所述待 掃描物體的三維模型。
可選的，所述獲取所述掃描圖像序列中的第一圖像序列的步驟包括測(cè)量采集所 述掃描圖像序列中的每一掃描圖像時(shí)的加速度的變化；根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的加速度 的變化，估計(jì)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域；根據(jù)所述待掃描物體在所述 掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序列。
可選的，所述獲取所述掃描圖像序列中的第一圖像序列的步驟包括測(cè)量采集所 述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度；測(cè)量采集所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像時(shí)的加速度的變 化；根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的加速度的變化，估計(jì)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的 輪廓區(qū)域；根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度、所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪 廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序列。
可選的，所述獲取所述掃描圖像序列中的第一圖像序列的步驟包括對(duì)所述掃描 圖像序列中的每一掃描圖像中的光斑信息進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果從所述掃描圖像序列提 取出所述第一圖像序列，其中，所述第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息能夠滿(mǎn)足計(jì) 算所述與所述待掃描物體之間的所述拍攝距離的需求。
可選的，所述根據(jù)所述第一圖像序列以及采集所述第一圖像時(shí)所述三維掃描裝置 與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定所述待掃描物體的三維模型的步驟包括對(duì)所述 第一圖像序列進(jìn)行處理，得到不含所述光斑的第二圖像序列；根據(jù)所述第二圖像序列以及 采集所述第二圖像序列中的第二圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝 距離，確定所述待掃描物體的三維模型。
本發(fā)明具有以下有益效果
能夠計(jì)算出三維掃描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離，利用實(shí)際計(jì)算出的三維 掃描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離，確定待掃描物體的三維模型，即使三維掃描裝置 拍攝待掃描物體的圖像時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡不是理想的圓周，也能夠保證3D建模的精確性。
從三維掃描裝置拍攝的待掃描物體的圖像序列中，選取三維掃描裝置正對(duì)待掃描 物體時(shí)拍攝的圖像，確定待掃描物體的三維模型，能夠提高3D建模的精確性。
在三維掃描裝置中設(shè)置光束發(fā)射裝置，向待掃描物體發(fā)射光束，通過(guò)光束在待掃 描物體上形成的光斑，計(jì)算三維掃描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本較 低。另外，還可以通過(guò)光束在待掃描物體上形成的光斑，判斷三維掃描裝置是否正對(duì)待掃描物體，從而糾正三維掃描裝置拍攝待掃描物體的圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的三維掃描裝置對(duì)待掃描物體進(jìn)行3D掃描時(shí)的理想的運(yùn)動(dòng)軌 跡示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例的三維掃描裝置的一結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例的三維掃描裝置對(duì)待掃描物體進(jìn)行3D掃描時(shí)的實(shí)際的運(yùn)動(dòng) 軌跡示意圖4為本發(fā)明實(shí)施例的三維掃描方法的一流程示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例中，在進(jìn)行三維掃描時(shí)，三維掃描裝置向待掃描物體發(fā)射光束，該光 束在待掃描物體上形成光斑，依據(jù)拍攝到的圖像中的光斑，可以計(jì)算出拍攝圖像時(shí)三維掃 描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離，從而利用拍攝到的圖像以及該些圖像對(duì)應(yīng)的拍攝距 離，確定待掃描物體的三維模型，由于拍攝距離是實(shí)際計(jì)算得到的，因而即使三維掃描裝置 的運(yùn)動(dòng)軌跡不是理想的圓周，也能夠保證3D建模的精確性。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例的三維掃描裝置的一結(jié)構(gòu)示意圖，該三維掃描裝置可 以是手機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等，包括
光束發(fā)射模塊201,用于向待掃描物體發(fā)射光束,該光束為可見(jiàn)光,能夠在待掃描 物體上形成光斑。該光束發(fā)射模塊201可以向待掃描物體發(fā)射一束光束,此時(shí),發(fā)射的光束 可以在待掃描物體上形成一個(gè)光斑，該光束發(fā)射模塊201也可以同時(shí)向待掃描物體發(fā)射多 束光束，此時(shí)，發(fā)射的光束可以在待掃描物體上可以形成多個(gè)光斑。
圖像采集模塊202，用于采集待掃描物體的掃描圖像序列。該三維掃描裝置在進(jìn)行 三維掃描時(shí)，需要繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周，拍攝一組待掃描物體的掃描圖像序列。
距離確定模塊203，用于獲取該掃描圖像序列中的第一圖像序列，并根據(jù)第一圖像 序列中每一第一圖像的光斑信息，確定采集第一圖像時(shí)三維掃描裝置與待掃描物體之間的 拍攝距離。該第一圖像序列可以是該掃描圖像序列中的全部圖像，也可以是該掃描圖像序 列中的部分圖像。
三維建模模塊204，用于根據(jù)第一圖像序列以及采集第一圖像時(shí)三維掃描裝置與 待掃描物體之間的拍攝距離，確定待掃描物體的三維模型。
如圖3所示，三維掃描裝置302繞待掃描物體301旋轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡不是理想的 圓周，由于利用實(shí)際計(jì)算出的三維掃描裝置302與待掃描物體301之間的拍攝距離d(三維 掃描裝置302的中心02至與待掃描物體301的中心01之間的距離)，確定待掃描物體的三 維模型，即使三維掃描裝置302拍攝待掃描物體301的圖像時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡不是理想的圓周， 也能夠保證3D建模的精確性。
上述實(shí)施例中提到，三維掃描裝置采集的掃描圖像序列是其繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一 周拍攝的圖像序列，下面對(duì)如何確定三維掃描裝置已繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周的方法進(jìn)行說(shuō) 明。
第一種確定方法是利用圖像匹配技術(shù)，確定三維掃描裝置當(dāng)前拍攝到的圖像與 其拍攝的第一張圖像是否匹配對(duì)準(zhǔn)，如果當(dāng)前拍攝到的圖像與其拍攝的第一張圖像匹配對(duì) 準(zhǔn)，則表明三維掃描裝置已繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周，此時(shí)，可以將第一張圖像、第一張圖像 的匹配對(duì)準(zhǔn)圖像以及兩者之間拍攝的其他圖像作為上述實(shí)施例中所述的掃描圖像序列。
第二種確定方法是預(yù)先估計(jì)三維掃描裝置繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間， 并在三維掃描裝置拍攝第一張圖像時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到達(dá)預(yù)先估計(jì)的旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間后計(jì) 時(shí)結(jié)束，將計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)拍攝到的圖像序列，作為上述實(shí)施例中所述的掃描圖像序列。
上述實(shí)施例中已經(jīng)提到，在確定待掃描物體的三維模型時(shí)采用的第一圖像序列， 可以是三維掃描裝置繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周拍攝到的全部圖像，也可以是部分圖像?？梢?了解的是，為了使得三維建模更加精確，三維掃描裝置在繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)拍攝時(shí)，三維掃 描裝置需正對(duì)待掃描物體。然而，在具體實(shí)施過(guò)程中，很難保證拍攝每一張圖像時(shí)三維掃描 裝置都正對(duì)待掃描物體，從而如果選擇三維掃描裝置繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周拍攝到的全部 圖像進(jìn)行三維建模，會(huì)造成三維建模的不精確。
因此，在難以保證拍攝每一張圖像時(shí)三維掃描裝置都正對(duì)待掃描物體的情況下， 本發(fā)明實(shí)施例中，可以從三維掃描裝置繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周拍攝到的全部圖像中，選擇 出三維掃描裝置正對(duì)待掃描物體拍攝的圖像，利用選擇出的圖像進(jìn)行三維建模，以提高三 維建模的精確性。
下面舉例對(duì)如何從三維掃描裝置拍攝的全部圖像中選擇符合建模要求的第一圖 像的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
第一實(shí)施例
本發(fā)明實(shí)施例中，可以在三維掃描裝置中設(shè)置一重力傳感模塊，如G-sensor (重 力傳感器)，測(cè)量三維掃描裝置采集掃描圖像時(shí)的加速度的變化(即三維掃描裝置的運(yùn)動(dòng) 方向)，根據(jù)測(cè)量到的三維掃描裝置的加速度的變化，估計(jì)待掃描物體在掃描圖像中的輪廓 區(qū)域，然后將掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，如果掃描 圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域區(qū)別較小，則表明拍攝該掃描圖像時(shí)三 維掃描裝置正對(duì)待掃描物體，可以選取該掃描圖像作為第一圖像，如果掃描圖像中的待掃 描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域區(qū)別較大，則表明拍攝該掃描圖像時(shí)三維掃描裝置未 正對(duì)待掃描物體，則丟棄該掃描圖像。
基于上述描述，上述實(shí)施例中的距離確定模塊可以包括
重力傳感模塊，用于測(cè)量采集所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像時(shí)的加速度的 變化；
輪廓區(qū)域估計(jì)模塊，用于根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的加速度的變化，估計(jì)所述待 掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域；
第一圖像提取模塊，用于根據(jù)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從 所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序列。
第二實(shí)施例
上述實(shí)施例中，還可以在三維掃描裝置中設(shè)置一角度測(cè)量模塊，如陀螺儀，測(cè)量采 集掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度，當(dāng)將掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域進(jìn) 行對(duì)比，考慮采集該掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度，如果掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域區(qū)別較小，則表明拍攝該掃描圖像時(shí)三維掃描裝置正對(duì)待掃描物體，可以 選取該掃描圖像作為第一圖像，如果掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū) 域區(qū)別較大，則表明拍攝該掃描圖像時(shí)三維掃描裝置未正對(duì)待掃描物體，則丟棄該掃描圖像。
基于上述描述，上述實(shí)施例中的距離確定模塊還可以包括
角度測(cè)量模塊，用于測(cè)量采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度；
所述第一圖像提取模塊，還用于根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度、所述待掃 描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序列。
第三實(shí)施例
當(dāng)三維掃描裝置正對(duì)待掃描物體時(shí)，三維掃描裝置發(fā)射的光束在待掃描物體上形 成的光斑，通常是規(guī)則的圓形，本發(fā)明實(shí)施例中，可以對(duì)掃描圖像中的光斑信息進(jìn)行分析， 判斷該光斑信息是否能夠滿(mǎn)足計(jì)算與待掃描物體之間的拍攝距離的需求，例如，圖像中是 否存在光斑或者光斑是否為規(guī)則的圓形等，如果圖像中不存在光斑或者光斑是不規(guī)則的圓 形，則有可能表明三維掃描裝置拍攝該掃描圖像時(shí)未正對(duì)待掃描物體，則可以丟棄該掃描 圖像，如果圖像中存在光斑且光斑是規(guī)則的圓形，則有可能表明三維掃描裝置拍攝該掃描 圖像時(shí)正對(duì)待掃描物體，則可以選取該掃描圖像作為第一圖像。
基于上述描述，上述實(shí)施例中的距離確定模塊可以包括
第二圖像提取模塊，用于對(duì)所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像中的光斑信息進(jìn) 行分析，根據(jù)分析結(jié)果從所述掃描圖像序列提取出所述第一圖像序列，其中，所述第一圖像 序列中每一第一圖像的光斑信息能夠滿(mǎn)足計(jì)算所述與所述待掃描物體之間的所述拍攝距 離的需求。
上述實(shí)施例中，三維掃描裝置采集的第一圖像中包含光斑，在三維建模之前，還需 要去除第一圖像中的光斑。本發(fā)明實(shí)施例中，可以采用對(duì)多幅第一圖像進(jìn)行圖像融合的方 法，去除第一圖像中的光斑。
基于上述描述，上述實(shí)施例中的三維建模模塊可以包括
圖像處理模塊，用于對(duì)所述第一圖像序列進(jìn)行處理，得到不含所述光斑的第二圖 像序列；
執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述第二圖像序列以及采集所述第二圖像序列中的第二圖像 時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定所述待掃描物體的三維模型。
對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施例中的三維掃描裝置，如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種三 維掃描方法，該三維掃描方法包括以下步驟
步驟401，向待掃描物體發(fā)射光束，該光束在待掃描物體上形成光斑；
步驟402，采集待掃描物體的掃描圖像序列；
步驟403，獲取掃描圖像序列中的第一圖像序列；
步驟404，根據(jù)第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息，確定采集第一圖像時(shí)三 維掃描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離；
步驟405，根據(jù)第一圖像序列以及采集第一圖像時(shí)三維掃描裝置與待掃描物體之 間的拍攝距離，確定待掃描物體的三維模型。
在確定待掃描物體的三維模型時(shí)采用的第一圖像序列，可以是三維掃描裝置繞待 掃描物體旋轉(zhuǎn)一周拍攝到的全部圖像，也可以是部分圖像?？梢粤私獾氖?，為了使得三維建 模更加精確，三維掃描裝置在繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)拍攝時(shí)，三維掃描裝置需正對(duì)待掃描物體。 然而，在具體實(shí)施過(guò)程中，很難保證拍攝每一張圖像時(shí)三維掃描裝置都正對(duì)待掃描物體，從 而如果選擇三維掃描裝置繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周拍攝到的全部圖像進(jìn)行三維建模，會(huì)造成 三維建模的不精確。
因此，在難以保證拍攝每一張圖像時(shí)三維掃描裝置都正對(duì)待掃描物體的情況下， 本發(fā)明實(shí)施例中，可以從三維掃描裝置繞待掃描物體旋轉(zhuǎn)一周拍攝到的全部圖像中，選擇 出三維掃描裝置正對(duì)待掃描物體拍攝的圖像，利用選擇出的圖像進(jìn)行三維建模，以提高三 維建模的精確性。
本發(fā)明實(shí)施例中，可以測(cè)量三維掃描裝置采集掃描圖像時(shí)的加速度的變化(即三 維掃描裝置的運(yùn)動(dòng)方向)，根據(jù)測(cè)量到的三維掃描裝置的加速度的變化，估計(jì)待掃描物體在 掃描圖像中的輪廓區(qū)域，然后將掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域進(jìn) 行對(duì)比，如果掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域區(qū)別較小，則表明拍 攝該掃描圖像時(shí)三維掃描裝置正對(duì)待掃描物體，可以選取該掃描圖像作為第一圖像，如果 掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域區(qū)別較大，則表明拍攝該掃描圖像 時(shí)三維掃描裝置未正對(duì)待掃描物體，則丟棄該掃描圖像。
基于以上描述，上述實(shí)施例中的步驟403中的獲取所述掃描圖像序列中的第一圖 像序列的方法可以包括以下步驟
步驟一，測(cè)量采集所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像時(shí)的加速度的變化；
步驟二，根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的加速度的變化，估計(jì)所述待掃描物體在所述 掃描圖像中的輪廓區(qū)域；
步驟三，根據(jù)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序 列中提取出所述第一圖像序列。
當(dāng)將掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，還可以考 慮采集該掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度，如果掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓 區(qū)域區(qū)別較小，則表明拍攝該掃描圖像時(shí)三維掃描裝置正對(duì)待掃描物體，可以選取該掃描 圖像作為第一圖像，如果掃描圖像中的待掃描物體的輪廓區(qū)域與估計(jì)的輪廓區(qū)域區(qū)別較 大，則表明拍攝該掃描圖像時(shí)三維掃描裝置未正對(duì)待掃描物體，則丟棄該掃描圖像。
基于以上描述，上述實(shí)施例中的步驟403中的獲取所述掃描圖像序列中的第一圖 像序列的方法可以包括以下步驟
步驟一，測(cè)量采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度；
步驟二，測(cè)量采集所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像時(shí)的加速度的變化；
步驟三，根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的加速度的變化，估計(jì)所述待掃描物體在所述 掃描圖像中的輪廓區(qū)域；
步驟四，根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度、所述待掃描物體在所述掃描圖像 中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序列。
當(dāng)三維掃描裝置正對(duì)待掃描物體時(shí)，三維掃描裝置發(fā)射的光束在待掃描物體上形 成的光斑，通常是規(guī)則的圓形，本發(fā)明實(shí)施例中，可以對(duì)掃描圖像中的光斑信息進(jìn)行分析，判斷該光斑信息是否能夠滿(mǎn)足計(jì)算與待掃描物體之間的拍攝距離的需求，例如，圖像中是 否存在光斑或者光斑是否為規(guī)則的圓形等，如果圖像中不存在光斑或者光斑是不規(guī)則的圓 形，則有可能表明三維掃描裝置拍攝該掃描圖像時(shí)未正對(duì)待掃描物體，則可以丟棄該掃描 圖像，如果圖像中存在光斑且光斑是規(guī)則的圓形，則有可能表明三維掃描裝置拍攝該掃描 圖像時(shí)正對(duì)待掃描物體，則可以選取該掃描圖像作為第一圖像。
基于以上描述，上述實(shí)施例中的步驟403中的獲取所述掃描圖像序列中的第一圖 像序列的方法可以包括以下步驟
對(duì)所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像中的光斑信息進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果從 所述掃描圖像序列提取出所述第一圖像序列，其中，所述第一圖像序列中每一第一圖像的 光斑信息能夠滿(mǎn)足計(jì)算所述與所述待掃描物體之間的所述拍攝距離的需求。
上述實(shí)施例中，三維掃描裝置采集的第一圖像中包含光斑，在三維建模之前，還需 要去除第一圖像中的光斑。本發(fā)明實(shí)施例中，可以采用對(duì)多幅第一圖像進(jìn)行圖像融合的方 法，去除第一圖像中的光斑。
因而，上述步驟405 (根據(jù)第一圖像序列以及采集第一圖像時(shí)三維掃描裝置與待 掃描物體之間的拍攝距離，確定待掃描物體的三維模型)可以具體包括對(duì)所述第一圖像 序列進(jìn)行處理，得到不含所述光斑的第二圖像序列；根據(jù)所述第二圖像序列以及采集所述 第二圖像序列中的第二圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定 所述待掃描物體的三維模型。
綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)
能夠計(jì)算出三維掃描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離，利用實(shí)際計(jì)算出的三維 掃描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離，確定待掃描物體的三維模型，即使三維掃描裝置 拍攝待掃描物體的圖像時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡不是理想的圓周，也能夠保證3D建模的精確性。
從三維掃描裝置拍攝的待掃描物體的圖像序列中，選取三維掃描裝置正對(duì)待掃描 物體時(shí)拍攝的圖像，確定待掃描物體的三維模型，能夠提高3D建模的精確性。
在三維掃描裝置中設(shè)置光束發(fā)射裝置，向待掃描物體發(fā)射光束，通過(guò)光束在待掃 描物體上形成的光斑，計(jì)算三維掃描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本較 低。另外，還可以通過(guò)光束在待掃描物體上形成的光斑，判斷三維掃描裝置是否正對(duì)待掃描 物體，從而糾正三維掃描裝置拍攝待掃描物體的圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度。
此說(shuō)明書(shū)中所描述的許多功能部件都被稱(chēng)為模塊，以便更加特別地強(qiáng)調(diào)其實(shí)現(xiàn)方 式的獨(dú)立性。
本發(fā)明實(shí)施例中，模塊可以用軟件實(shí)現(xiàn)，以便由各種類(lèi)型的處理器執(zhí)行。舉例來(lái) 說(shuō)，一個(gè)標(biāo)識(shí)的可執(zhí)行代碼模塊可以包括計(jì)算機(jī)指令的一個(gè)或多個(gè)物理或者邏輯塊，舉例 來(lái)說(shuō)，其可以被構(gòu)建為對(duì)象、過(guò)程或函數(shù)。盡管如此，所標(biāo)識(shí)模塊的可執(zhí)行代碼無(wú)需物理地 位于一起，而是可以包括存儲(chǔ)在不同位里上的不同的指令，當(dāng)這些指令邏輯上結(jié)合在一起 時(shí)，其構(gòu)成模塊并且實(shí)現(xiàn)該模塊的規(guī)定目的。
實(shí)際上，可執(zhí)行代碼模塊可以是單條指令或者是許多條指令，并且甚至可以分布 在多個(gè)不同的代碼段上，分布在不同程序當(dāng)中，以及跨越多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備分布。同樣地，操 作數(shù)據(jù)可以在模塊內(nèi)被識(shí)別，并且可以依照任何適當(dāng)?shù)男问綄?shí)現(xiàn)并且被組織在任何適當(dāng)類(lèi) 型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)。所述操作數(shù)據(jù)可以作為單個(gè)數(shù)據(jù)集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存儲(chǔ)設(shè)備上)，并且至少部分地可以?xún)H作為電子信號(hào)存在于系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)上。
在模塊可以利用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，考慮到現(xiàn)有硬件工藝的水平，所以可以以軟件實(shí)現(xiàn) 的模塊，在不考慮成本的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員都可以搭建對(duì)應(yīng)的硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng) 的功能，所述硬件電路包括常規(guī)的超大規(guī)模集成(VLSI)電路或者門(mén)陣列以及諸如邏輯芯 片、晶體管之類(lèi)的現(xiàn)有半導(dǎo)體或者是其它分立的元件。模塊還可以用可編程硬件設(shè)備，諸如 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯設(shè)備等實(shí)現(xiàn)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種三維掃描裝置，其特征在于，包括 光束發(fā)射模塊，用于向待掃描物體發(fā)射光束，所述光束在所述待掃描物體上形成光斑； 圖像采集模塊，用于采集所述待掃描物體的掃描圖像序列； 距離確定模塊，用于獲取所述掃描圖像序列中的第一圖像序列，并根據(jù)所述第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息，確定采集所述第一圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離； 三維建模模塊，用于根據(jù)所述第一圖像序列以及采集所述第一圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定所述待掃描物體的三維模型。
2.如權(quán)利要求1所述的三維掃描裝置，其特征在于，所述距離確定模塊包括 重力傳感模塊，用于測(cè)量采集所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像時(shí)的加速度的變化； 輪廓區(qū)域估計(jì)模塊，用于根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的加速度的變化，估計(jì)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域； 第一圖像提取模塊，用于根據(jù)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序列。
3.如權(quán)利要求2所述的三維掃描裝置，其特征在于，所述距離確定模塊還包括 角度測(cè)量模塊，用于測(cè)量采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度； 所述第一圖像提取模塊，還用于根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度、所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序列。
4.如權(quán)利要求1所述的三維掃描裝置，其特征在于，所述距離確定模塊包括 第二圖像提取模塊，用于對(duì)所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像中的光斑信息進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果從所述掃描圖像序列提取出所述第一圖像序列，其中，所述第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息能夠滿(mǎn)足計(jì)算所述與所述待掃描物體之間的所述拍攝距離的需求。
5.如權(quán)利要求1所述的三維掃描裝置，其特征在于，所述三維建模模塊包括 圖像處理模塊，用于對(duì)所述第一圖像序列進(jìn)行處理，得到不含所述光斑的第二圖像序列； 執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述第二圖像序列以及采集所述第二圖像序列中的第二圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定所述待掃描物體的三維模型。
6.—種三維掃描方法,其特征在于,包括 向待掃描物體發(fā)射光束，所述光束在所述待掃描物體上形成光斑； 采集所述待掃描物體的掃描圖像序列； 獲取所述掃描圖像序列中的第一圖像序列，并根據(jù)所述第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息，確定采集所述第一圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離； 根據(jù)所述第一圖像序列以及采集所述第一圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定所述待掃描物體的三維模型。
7.如權(quán)利要求6所述的三維掃描方法，其特征在于，所述獲取所述掃描圖像序列中的第一圖像序列的步驟包括 測(cè)量采集所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像時(shí)的加速度的變化； 根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的加速度的變化，估計(jì)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域； 根據(jù)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序列。
8.如權(quán)利要求6所述的三維掃描方法，其特征在于，所述獲取所述掃描圖像序列中的第一圖像序列的步驟包括 測(cè)量采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度； 測(cè)量采集所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像時(shí)的加速度的變化； 根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的加速度的變化，估計(jì)所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域； 根據(jù)采集所述掃描圖像時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度、所述待掃描物體在所述掃描圖像中的輪廓區(qū)域，從所述掃描圖像序列中提取出所述第一圖像序列。
9.如權(quán)利要求6所述的三維掃描方法，其特征在于，所述獲取所述掃描圖像序列中的第一圖像序列的步驟包括 對(duì)所述掃描圖像序列中的每一掃描圖像中的光斑信息進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果從所述掃描圖像序列提取出所述第一圖像序列，其中，所述第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息能夠滿(mǎn)足計(jì)算所述與所述待掃描物體之間的所述拍攝距離的需求。
10.如權(quán)利要求6所述的三維掃描方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一圖像序列以及采集所述第一圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定所述待掃描物體的三維模型的步驟包括 對(duì)所述第一圖像序列進(jìn)行處理，得到不含所述光斑的第二圖像序列； 根據(jù)所述第二圖像序列以及采集所述第二圖像序列中的第二圖像時(shí)所述三維掃描裝置與所述待掃描物體之間的拍攝距離，確定所述待掃描物體的三維模型。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三維掃描裝置和三維掃描方法，該三維掃描裝置包括光束發(fā)射模塊，用于向待掃描物體發(fā)射光束，該光束在待掃描物體上形成光斑；圖像采集模塊，用于采集待掃描物體的掃描圖像序列；距離確定模塊，用于獲取掃描圖像序列中的第一圖像序列，并根據(jù)第一圖像序列中每一第一圖像的光斑信息，確定采集第一圖像時(shí)三維掃描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離；三維建模模塊，用于根據(jù)第一圖像序列以及采集第一圖像時(shí)三維掃描裝置與待掃描物體之間的拍攝距離，確定待掃描物體的三維模型。本發(fā)明中，即使三維掃描裝置拍攝待掃描物體的圖像時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡不是理想的圓周，也能夠保證3D建模的精確性。
文檔編號(hào)G01B11/24GK103017676SQ20111028884
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者陽(yáng)光, 楊錦平, 邵翔, 尚可 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司