本發(fā)明涉及三維掃描領(lǐng)域，特別涉及一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，通過掃描物體而獲取與物體相關(guān)的三維數(shù)據(jù)的技術(shù)在工業(yè)設(shè)計、逆向工程、機(jī)器人引導(dǎo)、醫(yī)學(xué)生物以及消費(fèi)娛樂等各個領(lǐng)域都開始應(yīng)用，并且具有廣闊的市場前景。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些領(lǐng)域?qū)τ谌S數(shù)據(jù)的獲取的速度和精度都提出了更為苛刻的要求。

三維數(shù)據(jù)的獲取是通過三維掃描設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)階段最常見的是非接觸式的三維掃描設(shè)備，其實(shí)際上是一種激光測量設(shè)備，這種非接觸式的三維掃描設(shè)備的工作原理是向物體投射激光，然后通過分析其獲取的被物體的表面反射的激光的方式獲取物體的外部特征，從而進(jìn)一步得到物體的三維數(shù)據(jù)。然而，現(xiàn)階段的非接觸式三維掃描設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，導(dǎo)致其可靠性比較低，尤其是在獲取物體的三維數(shù)據(jù)的過程中，需要向產(chǎn)品噴涂用于幫助獲取其外部特征的物質(zhì)，這導(dǎo)致這種非接觸式的三維掃描設(shè)備的適用范圍比較窄。更為重要的是，這種非接觸式的三維掃描設(shè)備無法精確地獲取處于運(yùn)動狀態(tài)的三維數(shù)據(jù)。另外，目前市場上也開始出現(xiàn)了一種雙目類的三維掃描設(shè)備，其提供兩個攝像頭，以通過分析各個攝像頭在不同的位置拍攝的物體的圖像的方式獲取物體的三維數(shù)據(jù)，然而，這種方式獲取的物體的三維數(shù)據(jù)的精度比較低，而且其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，便攜性能低，尤其是在其被應(yīng)用的過程中，當(dāng)場景內(nèi)的特征比較少時，往往會出現(xiàn)獲取的三維數(shù)據(jù)失效的情況，可靠性比較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中所述三維掃描系統(tǒng)在被應(yīng)用于復(fù)雜的場景或者物體時，其獲取的場景或者物體 的三維數(shù)據(jù)的精度能夠被大幅度的提升。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中所述三維掃描系統(tǒng)包括一紅外攝像模組、一彩色紅外攝像模組以及一散斑投射器，所述散斑投射器能夠在所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組獲取場景或者物體的圖像時向場景或者物體投射紅外光作為補(bǔ)充光線，通過這樣的方式，能夠提高所述三維掃描系統(tǒng)獲取的場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的精度。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中所述紅外攝像模組、所述彩色紅外攝像模組和所述散斑投射器通過幀同步信號的方式進(jìn)行連接，以提高所述三維掃描系統(tǒng)的所述紅外攝像模組、所述彩色紅外攝像模組和所述散斑投射器的同步性和可靠性。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中通過所述彩色紅外攝像模組獲取的場景或者物體的RGBIR圖像中的IR圖像和所述紅外攝像模組獲取的場景或者物體的IR圖像能夠獲得場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中通過所述彩色紅外攝像模組獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像中的RGB圖像能夠獲得場景或者物體的色差特征和紋理特征中的至少一個，并能夠?qū)⑵滟x予灰度三維數(shù)據(jù)，從而所述三維掃描系統(tǒng)能夠獲得場景或者物體的彩色三維數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中所述三維掃描系統(tǒng)具有成本低、體積小、功耗低的優(yōu)勢，從而使得所述三維掃描系統(tǒng)適于大規(guī)模的推廣和普及。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中所述三維掃描系統(tǒng)包括一主體部，所述紅外攝像模組、所述彩色紅外攝像模組和所述散斑投射器被設(shè)置和集成到所述主體部。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中所述三維掃描系統(tǒng)還包括一支撐部，所述主體部可拆卸地安裝于所述支撐部，所述支撐部能夠?qū)⑺鲋黧w部支撐至預(yù)設(shè)位置和預(yù)設(shè)高度，并且在不平整的平面上，所述支撐部也能夠使所述主體部保持在較佳的使用狀態(tài)。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中基于在至少兩個角度獲取的場景或者物體的所述IR圖像，能夠獲得場景或者 物體的灰度三維數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中基于在一個角度獲取的場景或者物體的所述RGB圖像，能夠獲得場景或者物體的色彩特征和紋理特征中的至少一個，并且所述RGB圖像攜帶的場景或者物體的特征能夠在后續(xù)被賦予灰度三維數(shù)據(jù)，從而形成彩色三維數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一個目的在于提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)及其應(yīng)用，其中所述三維掃描系統(tǒng)提供一接口以供將一終端連接于所述三維掃描系統(tǒng)，這樣灰度三維數(shù)據(jù)和彩色三維數(shù)據(jù)都能夠通過所述接口被發(fā)送到所述終端，例如在一個實(shí)施例中的，當(dāng)所述終端被實(shí)施為顯示終端時，并且在灰度三維數(shù)據(jù)和彩色三維數(shù)據(jù)被發(fā)送到所述終端后，所述終端上能夠顯示場景或者物體的3D圖像。

本發(fā)明的所述三維掃描系統(tǒng)包括通過幀同步信號連接的一紅外攝像模組、一彩色紅外攝像模組以及一散斑投射器，其中在所述三維掃描系統(tǒng)獲取場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的過程中，所述散斑投射器向場景或者物體投射紅外光，所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組通過獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光以分別獲得場景或者物體的IR圖像和RGBIR圖像，以在后續(xù)基于所述IR圖像和所述RGBIR圖像中的IR圖像獲得場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，所述三維掃描系統(tǒng)還能夠?qū)⑺鯮GBIR圖像中的RGB圖像中攜帶的場景或者物體的特征賦予灰度三維數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步獲得場景或者物體的彩色三維數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述RGBIR圖像中的所述RGB圖像包括場景或者物體的色彩特征和紋理特征中的至少一個。通過本發(fā)明的所述三維掃描系統(tǒng)，被獲取的場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的效率和精度能夠大幅度的提高，并且由于所述散斑投射器、所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組之間通過幀同步信號的方式進(jìn)行連接，從而使得所述散斑投射器、所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組的同步性更加，進(jìn)而使得所述三維掃描系統(tǒng)在獲得場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的過程中，不需要向場景或者物體的表面涂覆任何的輔助物質(zhì)，這樣不僅簡化獲得場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的步驟，而且還不會對場景后者物體造成任何的損傷。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)，其包括一散斑投射器、一紅外攝像模組以及一彩色紅外攝像模組，其中所述散斑投射器向場景或者物體投射紅外光，所述紅外攝像模組通過獲取場景或者物體反射的至少一部分紅外光獲得場景或者物體的IR圖像，所述彩色紅外攝像模組通過獲 取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光和可見光獲得場景或者物體的RGBIR圖像，在后續(xù)，基于所述紅外攝像模組獲得的所述IR圖像和所述彩色紅外攝像模組獲得的所述RGBIR圖象中的IR圖像得到場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，將所述彩色紅外攝像模組獲得的所述RGBIR圖像中的RGB圖像攜帶的與場景或者物體相關(guān)的特征賦予灰度三維數(shù)據(jù)，以得到場景或者物體的彩色三維數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述彩色紅外攝像模組獲得的所述RGBIR圖像中的所述RGB圖像攜帶的與場景或者物體相關(guān)的特征包括色彩特征和紋理特征中的至少一個。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述散斑投射器是一衍射散斑投射器。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述三維掃描系統(tǒng)還包括一處理器，其中所述散斑投射器、所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組被通過幀同步信號的方式連接于所述處理器。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述三維掃描系統(tǒng)還包括至少一接口，每個所述接口分別被連接于所述處理器，其中每個所述接口供將一終端連接于所述三維掃描系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述三維掃描系統(tǒng)還包括一主體部，其中所述主體部包括一殼體、一蓋體以及一安裝體，所述殼體形成一安裝腔，所述散斑投射器、所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組分別被設(shè)置于所述安裝體，所述安裝體被安裝于所述殼體的所述安裝腔，所述蓋體被安裝于所述殼體并且覆蓋于所述殼體的所述安裝腔的腔口，其中所述蓋體允許所述散斑投射器向場景或者物體投射紅外光和允許被場景或者物體反射的至少一部分紅外光和可見光被所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組接收。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述主體部還包括一手持主體，所述手持主體被設(shè)置于所述殼體。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組被設(shè)置于所述散斑投射器的兩側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述三維掃描系統(tǒng)還包括一支撐部，其中所述主體部的所述殼體可拆卸地安裝于所述支撐部。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述支撐部包括一支撐主體、一固定主體以及至少一支撐元件，所述固定主體被可調(diào)地設(shè)置于所述支撐主體的上端，每個所述支撐元件被可調(diào)地設(shè)置于所述支撐主體的下端，并且所述主體部的所述殼體被可拆卸地安裝于所述固定主體。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供一通過掃描的方式獲取場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的方法，其中所述三維數(shù)據(jù)獲取方法包括如下步驟：

(a)通過一紅外攝像模組獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光獲得場景或者物體的IR圖像；

(b)通過一彩色紅外攝像模組獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光和可見光獲得場景或者物體的RGBIR圖像；以及

(c)基于所述紅外攝像模組獲得的所述IR圖像和所述彩色紅外攝像模組獲得的所述RGBIR圖像中的IR圖像得到場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述三維數(shù)據(jù)獲取方法還包括步驟：

(d)將所述彩色紅外攝像模組獲得的所述RGBIR圖像中的RGB圖像攜帶的場景或者物體的特征賦予灰度三維數(shù)據(jù)，以得到場景或者物體的彩色三維數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述彩色紅外攝像模組獲得的所述RGBIR圖像中的所述RGB圖像攜帶的與場景或者物體相關(guān)的特征包括色彩特征和紋理特征中的至少一個。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，根據(jù)所述RGBIR圖像中的RGB通道和IR通道，將所述RGBIR圖像分解為所述RGB圖像和所述IR圖像。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，校正從所述RGBIR圖像中分解出的RGB通道以消除紅外光對RGB通道的影響，從而獲得所述RGB圖像，和校正從所述RGBIR圖像中分解出的IR通道，從而得到所述IR圖像。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，將一幀同步信號同步地發(fā)送到一散斑投射器、所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組，以使所述散斑投射器在所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組分別獲取場景或者物體的所述IR圖像和所述RGBIR圖像時向場景或者物體投射紅外光。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，將一幀同步信號同步地發(fā)送到一散斑投射器、所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組，以使所述散斑投射器在所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組分別獲取場景或者物體的所述IR圖像和所述RGBIR圖像時向場景或者物體投射紅外光。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，使所述散斑投射器在接收幀同步信號后延時，并且所述散斑投射器在延時后向場景或者物體投射紅外光，從而所述散斑投射器為所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組的下一幀曝光提供紅外光補(bǔ)光。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供一通過掃描的方式獲取場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的方法，所述三維數(shù)據(jù)獲取方法包括如下步驟：

(A)在至少兩個角度分別獲取場景或者物體的IR圖像；

(B)基于在每個角度獲取的場景或者物體的所述IR圖像獲得場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)；以及

(C)在一個角度獲取場景或者物體的RGB圖像，并且將所述RGB圖像中攜帶的場景或者物體的特征賦予灰度三維數(shù)據(jù)，以得到場景或者物體的彩色三維數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，所述RGB圖像中攜帶的場景或者物體的特征包括色彩特征和紋理特征中的至少一個。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，通過一紅外攝像模組在一個角度獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光獲得場景或者物體的所述IR圖像，通過一彩色紅外攝像模組在另一個角度獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光和可見光獲得場景或者物體的RGBIR圖像，并且在將所述RGBIR圖像分解后分別得到場景后組合物體的所述IR圖像和所述RGB圖像。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，根據(jù)所述RGBIR中的RGB通道和IR通道，將所述RGB圖像分解為所述RGB圖像和所述IR圖像。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，校正從所述RGBIR圖像中分解出的RGB通道以消除紅外光對RGB通道的影響，從而獲得所述RGB圖像，和校正從所述RGBIR圖像中分解出的IR通道，從而得到所述IR圖像。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在所述步驟(A)之前還包括步驟：通過一散斑投射器向場景或者物體投射紅外光。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，將一幀同步信號同步地發(fā)送到所述散斑投射器、所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組，以使所述散斑投射器在所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組分別獲取場景或者物體的所述IR圖像和所述RGBIR圖像時向場景或者物體投射紅外光。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，在上述方法中，使所述散斑投射器在接收幀同步信號后延時，并且所述散斑投射器在延時后向場景或者物體投射紅外光，從而所述散斑投射器為所述紅外攝像模組和所述彩色紅外攝像模組的下一幀曝光提供紅外光補(bǔ)光。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)的各部分結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)的工作流程示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)的散斑投射器將紅外光投射到場景或者物體時在場景或者物體上形成的特征的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)的主體部和支撐部的安裝狀態(tài)的立體示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)的主體部和支撐部的拆卸狀態(tài)的立體示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)的主體部的分解示意圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)的一個變形實(shí)施方式的立體示意圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)的另一個變形實(shí)施方式的立體示意圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的通過掃描的方式獲取場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的一個方法的流程示意圖。

圖11是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例的通過掃描的方式獲取場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的另一個方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將通過結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使任何所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。在下面的描述中的實(shí)施例僅作為例子和修改物對該領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員將是顯而易見的。在下面的描述中定義的一般原理將適用于其它實(shí)施例，替代物，修改物，等效實(shí)施和應(yīng)用中，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。

如圖1至圖3，根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的具有散斑投射器的三維掃描系統(tǒng)將被闡明，其中所述三維掃描系統(tǒng)包括一散斑投射器10、一紅外攝像模組20以及一彩色紅外攝像模組30，并且所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30通過幀同步信號的方式進(jìn)行連接，以保證在所述三維掃描系統(tǒng)獲取場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的過程中，所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20以及所述彩色紅外攝像模組30的同步性和可靠性。

在所述三維掃描系統(tǒng)通過掃描場景或者物體的方式獲取場景或者物體的是哪位數(shù)據(jù)的過程中，一個幀同步信號能夠同時驅(qū)動所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30工作。

具體地說，所述散斑投射器10向場景或者物體投射紅外線，以為場景或者物體提供補(bǔ)充光源。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述散斑投射器10被實(shí)施為衍射散斑投射器10。所述紅外攝像模組20通過接收被場景或者物體反射的至少一部分紅外光和對其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化以獲得場景或者物體的IR圖像，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的是，所述紅外攝像模組20在響應(yīng)紅外玻片的光波之后能夠輸出Bayer格式的視頻圖像，被輸出的Bayer格式的視頻圖像就是本發(fā)明的所述IR圖像。相對應(yīng)地，所述彩色紅外攝像模組30通過接收被場景或者物體反射的至少一部分紅外光和對其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化以獲得場景或者物體的RGBIR圖像，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的是，所述彩色紅外攝像模組30能夠同時響應(yīng)可見光和紅外波段的光波而獲得場景或者物體的所述RGBIR圖像，其中在所述RGBIR圖像中包含RGB通道和IR通道，在將所述RGBIR圖像根據(jù)通道分解后能夠分別得到場景或者物體的RGB圖像和IR圖像，即彩色圖像部分和紅外圖像部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，被場景和物體反射的光線不僅包括所述散斑投射器10向場景或者物體投射的紅外光，而且包含其他波段的光，例如自然光、燈光 等，從而所述彩色紅外攝像模組30在接收被場景或者物體反射的這些光之后能夠獲得場景或者物體的所述RGBIR圖像。后續(xù)，基于所述紅外攝像模組20獲取的場景或者物體的所述IR圖像和所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像能夠進(jìn)一步獲得場景或者物體的三維數(shù)據(jù)。

更具體地說，基于所述紅外攝像模組20獲取的場景或者物體的所述IR圖像和所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像中的所述IR圖像能夠獲得場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)。后續(xù)，將所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像中的所述RGB圖像攜帶的場景或者物體的特征賦予灰度三維數(shù)據(jù)，以得到場景或者物體的彩色三維數(shù)據(jù)。值得一提的是，在本發(fā)明的這個示例性的說明中，所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像中的所述RGB圖像攜帶場景或者物體的色彩特征和紋理特征中的至少一個，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，所述RGB圖像中還可以攜帶場景或者物體的除色彩特征和紋理特征的其他特征。

進(jìn)一步地，如圖1和圖2所示，本發(fā)明的所述三維掃描系統(tǒng)還包括一處理器40，所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30分別被連接于所述處理器40。所述處理器40被設(shè)置能夠輸出一個幀同步信號以分別驅(qū)動所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30工作，并且在后續(xù)，所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30能夠?qū)⒎謩e獲取的場景或者物體的所述IR圖像和所述RGBIR圖像發(fā)送到所述處理器40進(jìn)行處理，以得到場景或者物體的三維數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，如圖2所示，當(dāng)該幀同步信號被所述處理器40輸出后，該幀同步信號會同時被傳送到所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30，在所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30接收該幀同步信號后分別輸出幀圖像，優(yōu)選地，在所述散斑投射器10接收到該幀同步信號后，需要有一個延時，所述散斑投射器10在延時后向場景或者物體投射紅外光，以為所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30的下一幀曝光提供補(bǔ)充光線，完成下一幀的曝光。值得一提的是，所述散斑投射器在接收到該幀同步信號后的延時時長與幀率有關(guān)。

更進(jìn)一步地，所述三維掃描系統(tǒng)還包括至少一接口50，所述接口50被連接于所述處理器40，并且所述接口50供一終端被連接于所述三維掃描系統(tǒng)，通過所述接口50，所述三維掃描系統(tǒng)的的擴(kuò)展性和便攜性也得到了很大程度的提升， 從而便于本發(fā)明的所述三維掃描系統(tǒng)的小型化和普及。例如在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，被實(shí)施為一顯示終端的所述終端能夠通過所述接口50被接入所述三維掃描系統(tǒng)，從而所述三維掃描系統(tǒng)在獲得場景或者物體的三維數(shù)據(jù)后，能夠通過所述接口50將場景或者物體的三維數(shù)據(jù)發(fā)送到所述終端，以在所述終端上基于場景或者物體的三維數(shù)據(jù)顯示場景或者物體的3D圖像。優(yōu)選地，本發(fā)明的所述接口50可以被實(shí)施為USB接口。

如圖3所示是根據(jù)本發(fā)明的所述三維掃描系統(tǒng)的工作流程示意圖。

首先，所述處理器40輸出一個幀同步信號，以驅(qū)動所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30工作。如圖2所示，當(dāng)所述幀同步信號被所述處理器40輸出后，該幀同步信號會同時被傳送到所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30，通過這樣的方式，能夠保證所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30的同步性。如圖4所示，當(dāng)所述散斑投射器10將紅外光投射到場景或者物體后，能夠在場景或者物體形成諸如圖4中示出的特征信息，從而在后續(xù)，所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的圖像具有場景或者物體的特征和所述散斑投射器10投射到場景或者物體上形成的特征。

其次，所述紅外攝像模組20通過獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光的方式獲取場景或者物體的所述IR圖像。具體地說，當(dāng)被場景或者物體反射的至少一部分紅外光被所述紅外攝像模組20接收后，所述紅外攝像模組20通過對其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化能夠輸出所述Bayer格式的視頻圖像，并且在后續(xù)通過對所述Bayer格式的視頻圖像進(jìn)行圖像校正，能夠獲得場景或者物體的所述IR圖像。

相應(yīng)地，所述彩色紅外攝像模組30通過獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光和可見光的方式獲取場景或者物體的所述RGBIR圖像。值得一提的是，所述RGBIR圖像包括RGB通道和IR通道，當(dāng)所述RGB圖像被發(fā)送到所述處理器40之后，所述處理器40能夠?qū)⑺鯮GBIR圖像依據(jù)通道不同將其分解為所述RGB圖像和所述IR圖像，即彩色圖像部分和紅外圖像部分。在后續(xù)對從所述RGBIR圖像中分解出的RGB通道進(jìn)行顏色校正以消除紅外光對RGB通道的影響，從而得到場景或者物體的所述RGB圖像，同樣，對從所述RGBIR圖像中分解出的IR通道進(jìn)行圖像校正以得到場景或者物體的所述IR圖像。

后續(xù)，所述處理器40基于所述紅外攝像模組20獲取的場景或者物體的所述 IR圖像和所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像的所述IR圖像，獲得場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)。值得一提的是，在本發(fā)明的這個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述紅外攝像模組20獲取的場景或者物體的所述IR圖像和所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像中的所述IR圖像被采用雙路視頻立體成像算法進(jìn)行處理，以得到基于所述紅外攝像模組20獲取的場景或者物體的所述IR圖像和所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像中的所述IR圖像的場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)。

在得到場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)后，選擇場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)的輸出模式。在本發(fā)明的這個優(yōu)選的實(shí)施方式中，場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)的輸出模式可以在深度點(diǎn)云模式和深度圖模式之間選擇，可以理解的是，輸出模式的選擇基于實(shí)際的使用需要被確定。

后續(xù)，在場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)的輸出模式被選擇后，將所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像中的所述RGB圖像賦予灰度三維數(shù)據(jù)，以得到場景或者物體的彩色三維數(shù)據(jù)。在這個過程中，被賦予灰度三維數(shù)據(jù)的是所述彩色紅外攝像模組30獲取的場景或者物體的所述RGBIR圖像中的所述RGB圖像包含的場景或者物體的特征，例如所述RGBIR圖像中的所述RGB圖像包含場景或者物體的色彩特征和紋理特征中的至少一個。在所述三維掃描系統(tǒng)獲取場景或者物體的三維數(shù)據(jù)之后能夠通過所述接口50將其傳送到所述終端。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)和彩色三維數(shù)據(jù)都可以通過所述接口50被傳送到所述終端。

如圖5至圖7所示，本發(fā)明的所述三維掃描系統(tǒng)還包括一主體部60，所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20、所述彩色紅外攝像模組30、所述處理器40和所述接口50均被設(shè)置于所述主體部60。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以理解的是，根據(jù)需要，一個供電部還可以被設(shè)置于所述主體部60，以使所述供電部為所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20、所述彩色紅外攝像模組30、所述處理器40和所述接口50提供電能。

進(jìn)一步地，所述三維掃描系統(tǒng)還包括一支撐部70，所述主體部60可拆卸地安裝于所述支撐部70，其中所述支撐部70用于將所述主體部60支撐至預(yù)設(shè)位置和預(yù)設(shè)高度。優(yōu)選地，所述支撐部70具有類似于傳統(tǒng)的三腳架的結(jié)構(gòu)，從而使得在不平整的地面上，所述支撐部70也能夠使所述主體部60保持在較佳的使 用狀態(tài)。

具體地說，所述主體部60包括一殼體61、一蓋體62以及一安裝體63，其中所述殼體61形成一安裝腔611，所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20、所述彩色紅外攝像模組30、所述處理器40以及所述接口50分別被設(shè)置于所述安裝體63，所述安裝體63被安裝于所述殼體61的所述安裝腔611，并使所述散斑投射器10、所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30朝向所述殼體61的所述安裝腔611的腔口，所述蓋體62被安裝于所述殼體61并覆蓋于所述殼體61的所述安裝腔611的腔口。優(yōu)選地，被安裝于所述安裝體63的所述接口50被設(shè)置自所述殼體61的所述安裝腔611延伸至外部環(huán)境，從而便于在后續(xù)將其他的所述終端通過所述接口50連接于所述三維掃描系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述蓋體62藉由透光性較好的材料制成，以使所述散斑投射器10投射的紅外光和被場景或者物體反射的紅外光和可見光能夠無影響地透過所述蓋體62被所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30接收。

優(yōu)選地，在本發(fā)明中，所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30被設(shè)置于所述散斑投射器10的兩端，通過這樣的方式，所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30能夠從不同的角度來獲得場景或者物體的所述IR圖像，以便于精確地獲得場景或者物體的三維數(shù)據(jù)。

所述支撐部70包括一支撐主體71、一固定主體72以及至少一支撐元件73，所述固定主體72被可調(diào)地設(shè)置于所述支撐主體71的上端，每個所述支撐元件73被可調(diào)地設(shè)置于所述支撐主體71的下端，其中所述主體部60的所述殼體61被可拆卸地安裝于所述固定主體72。所述支撐元件73能夠保證所述支撐部70的穩(wěn)定，優(yōu)選地，每個所述支撐元件73的高度和角度都可以被調(diào)節(jié)，以在任何使用環(huán)境下都可以保證所述支撐部70的穩(wěn)定。所述主體部60的所述殼體61能夠通過螺紋連接或者吸盤的方式被可拆卸地安裝于所述固定主體72，通過這樣的方式，當(dāng)所述固定主體72與所述支撐主體71的角度被調(diào)節(jié)之后，被設(shè)置于所述主體部60的所述紅外攝像模組20和所述彩色紅外攝像模組30的位置也被調(diào)整，從而便于使用。

如圖8所示是根據(jù)發(fā)明的所述三維掃描系統(tǒng)的一個變形實(shí)施方式，其中所述主體部60還包括一手持主體64，所述手持主體64被設(shè)置于所述殼體61，這樣，通過手持所述手持主體64的方式能夠操作所述三維掃描系統(tǒng)獲取場景或者物體 的三維數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述手持主體64被設(shè)置一體地延伸于所述殼體61。

如圖9所示是根據(jù)本發(fā)明的三維掃描系統(tǒng)的另一個變形實(shí)施方式，其中所述主體部60的所述殼體61能夠被安裝通信模塊、處理模塊和顯示模塊等，以使得所述三維掃描系統(tǒng)具有通信的功能。例如在本發(fā)明的一個較佳的實(shí)施方式中，所述三維掃描系統(tǒng)具有智能手機(jī)、平板電腦、個人數(shù)字助理等移動電子設(shè)備的功能，通過這樣的方式，有利于所述三維掃描系統(tǒng)的普及和推廣。

如圖10所示，本發(fā)明還提供一通過掃描的方式獲取場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的方法1000，其中所述三維數(shù)據(jù)獲取方法1000包括如下步驟：

步驟1001，(a)通過一紅外攝像模組20獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光火的場景或者物體的IR圖像；

步驟1002，(b)通過一彩色紅外攝像模組30獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光和可見光獲得場景或者物體的RGBIR圖像；以及

步驟1003，(c)基于所述紅外攝像模組20獲得的所述IR圖像和所述彩色紅外攝像模組獲得的所述RGBIR圖像中的IR圖像得到場景或者物體的灰度三位數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述三維數(shù)據(jù)獲取方法還包括步驟：

步驟1004，(d)將所述彩色紅外攝像模組30獲得的所述RGBIR圖像中的RGB圖像攜帶的場景或者物體的特征賦予灰度三維數(shù)據(jù)，以得到場景或者物體的彩色三維數(shù)據(jù)。值得一提的是，所述彩色紅外攝像模組30獲得的所述RGBIR圖像中的所述RGB圖像攜帶的與場景或者物體相關(guān)的特征包括色彩特征和紋理特征中的至少一個。

在上述方法中，根據(jù)所述RGBIR圖像中的RGB通道和IR通道，將所述RGBIR圖像分解為所述RGB圖像和所述IR圖像，以分別藉由所述RGB圖像和所述IR圖像實(shí)現(xiàn)不同的功能。優(yōu)選地，在上述方法中還包括步驟校正從所述RGBIR圖像中分解出的RGB通道以消除紅外光對RGB通道的影響，從而獲得所述RGB圖像，和校正從所述RGBIR圖像中分解出的IR通道，從而得到所述IR圖像。

如圖11所示，本發(fā)明還提供一通過掃描的方式獲取場景或者物體的三維數(shù)據(jù)的方法1100，其中所述三維數(shù)據(jù)獲取方法1100包括如下步驟：

步驟1101，(A)在至少兩個角度分別獲取場景或者物體的IR圖像；

步驟1102，(B)基于在每個角度獲取的場景或者物體的所述IR圖像獲得場景或者物體的灰度三維數(shù)據(jù)；以及

步驟1103，(C)在一個角度獲取場景或者物體的RGB圖像，并且將所述RGB圖像中攜帶的場景或者物體的特征賦予灰度三維數(shù)據(jù)，以得到場景或者物體的彩色三維數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，在上述方法中，通過一紅外攝像模組20在一個角度獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光獲得場景或者物體的所述IR圖像，通過一彩色紅外攝像模組30在另一個角度獲取被場景或者物體反射的至少一部分紅外光和可見光獲得場景或者物體的RGBIR圖像，并且在將所述RGBIR圖像分解后分別得到場景后組合物體的所述IR圖像和所述RGB圖像。

進(jìn)一步地，在所述步驟(A)之前還包括步驟：通過一散斑投射器10向場景或者物體投射紅外光。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，上述描述及附圖中所示的本發(fā)明的實(shí)施例只作為舉例而并不限制本發(fā)明。由此可見，本發(fā)明之目的已經(jīng)完整并有效的予以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的功能及結(jié)構(gòu)原理已在實(shí)施例中予以展示和說明，在不背離所述原理下，實(shí)施方式可作任意修改。所以，本發(fā)明包括了基于權(quán)利要求精神及權(quán)利要求范圍的所有變形實(shí)施方式。