本發(fā)明涉及三維重建技術領域，特別是涉及一種三維掃描裝置。

背景技術：

三維掃描儀掃描現(xiàn)實中的實物，再通過對掃描數(shù)據(jù)的處理可以得到數(shù)字模型，該數(shù)字模型可廣泛的應用于3d打印、3d展示、服裝試穿以及工業(yè)設計等領域。

目前市場已經(jīng)廣泛存在手持式三維掃描儀，他需要人工手持環(huán)繞物體進行掃描，人為操作較為復雜；公告號為cn204007558u的中國專利公開了一轉動式三維掃描儀，雙目攝像頭對準待掃描物，同時待掃描物360°旋轉來完成掃描，這種掃描儀只能完成水平面多角度掃描，不能立體多視角進行掃描；公告號為cn2048u的中國專利公開了一種矩陣式三維掃描設備，該裝置采用多個相機立體環(huán)繞著待掃描物矩陣式排列，雖然可以立體多視角采集到三維數(shù)據(jù)，但代價是需要裝配多個相機，造成該系統(tǒng)成本高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種三維掃描裝置，以實現(xiàn)低成本立體多視角掃描。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：一種三維掃描裝置，包括旋轉裝置、平面鏡組、圖像采集裝置和控制裝置，所述旋轉裝置的旋轉軸線垂直于水平面，所述平面鏡組的各個平面鏡圍著所述旋轉軸線繞一圈并且反射面朝向圈內，所述平面鏡組的任意三個相鄰平面鏡與水平面的夾角互不相等；所述圖像采集裝置包括鏡頭以及圖像傳感器，所述圖像采集裝置安裝在旋轉裝置上，用于驅動所述圖像采集裝置旋轉，所述圖像采集裝置采集口朝向所述平面鏡組的反射面；所述控制裝置分別與所述旋轉裝置以及所述圖像采集裝置電連接。

進一步地，所述平面鏡組的第i個平面鏡與水平面的夾角為αi，所述αi位于平面鏡反射面一側以及水平面上側，90°≤αi＜180°，其中1≤i≤k，其中k為所述平面鏡組平面鏡的個數(shù)。

進一步地，所述第i個平面鏡反射面與水平面交于線段li，線段li與線段li+1的夾角為θi其中1≤i≤k-1，線段lk與線段l1的夾角為θk，，θi≥120°其中1≤i≤k，k為所述平面鏡組平面鏡的個數(shù)。

進一步地，還包括г形支架，所述г形支架的豎直部分位于所述平面鏡組的背面，所述旋轉裝置安裝在所述г形支架的一端。

進一步地，所述圖像采集裝置為照相機或攝像機。

進一步地，所述旋轉裝置包含底座、旋轉構件和電機，所述旋轉構件與所述底座轉動連接，所述電機驅動所述旋轉構件旋轉，所述圖像采集裝置直接或間接地連接在所述旋轉構件上；所述控制裝置包含嵌入式控制單元，所述控制裝置與所述電機電連接。

進一步地，還包括投影裝置，所述投影裝置投影口對準待掃描或者對準待掃描物在所述平面鏡中的虛像。

進一步地，還包括支撐平臺，所述支撐平臺用于放置待掃描物，并且所述平面鏡組圍繞著所述支撐平臺。

進一步地，所述支撐平臺采用透明材質，所述平面鏡組中的每一個平面鏡都有一部分位于所述支撐平臺的上側，另一部分位于所述支撐平臺的下側。

進一步地，所述圖像采集裝置的采集口對準所述支撐平臺在所述平面鏡組中的虛像。

本發(fā)明由于采用以上技術方案，使之與現(xiàn)有技術對比，具有如下顯著優(yōu)點：不僅可以從立體多視角掃描到待掃描物，還能具備低成本的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1提供的三維掃描裝置的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例1提供的旋轉裝置結構示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例1提供的平面鏡夾角示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例2提供的三維掃描裝置的結構示意圖。

附圖1到附圖,4中的標記：平面鏡組1、照相機2、旋轉裝置3、旋轉軸線3.1、底座3.2、導電滑環(huán)3.3、步進電機3.4、齒輪3.5、軸承3.6、旋轉件3.7、夾具3.8、控制器4、支撐平臺5、г形支架6、待掃描物7、水平面8、投影儀9、pc機10。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。此外，下面所描述的各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此間未構成沖突就可以相互組合。

實施例1

如圖1所示，旋轉裝置3固定在г形支架6的一端，旋轉裝置3的旋轉軸線3.1垂直于水平面，照相機2安裝在旋轉裝置3上，能夠隨著旋轉裝置3旋轉?？刂破?內部包含有電機驅動單元和嵌入式控制單元，控制器4分別與旋轉裝置3和照相機2電連接，這是為了使控制器4能夠控制旋轉裝置3的旋轉以及照相機2采集時機，從而使本發(fā)明更加易于操作和更加自動化。平面鏡組1由18個平面鏡組成，18個平面鏡圍著旋轉軸線3.1繞一圈，并且平面鏡的反射面朝向圈內。還包括支撐平臺5，支撐平臺5采用透明材質，用于支撐待掃描物7，平面鏡組1的每一個平面鏡都有一部分位于支撐平臺5的上側，另一部分位于支撐平臺5的下側，這是為了能夠采集到待掃描物7的底部。

如圖2所示，旋轉裝置3包括底座3.2、導電滑環(huán)3.3、步進電機3.4、齒輪3.5、軸承3.6、旋轉件3.7、夾具3.8。步進電機3.4固定在底座3.2上，軸承3.6的內圈固定在底座3.2上，旋轉件3.7固定在軸承3.6的外圈，齒輪3.5固定在旋轉件3.7上，齒輪3.5和步進電機3.4的齒輪彼此咬合，從而達到齒輪傳動。底座3.2的中心和旋轉件3.7的旋轉中心都有圓孔，導電滑環(huán)3.3固定在上述圓孔中，并且導電滑環(huán)3.3兩端的電線分別與照相機2和控制器4電連接，導電滑環(huán)3.3的作用是保證照相機2和控制器4在發(fā)生相對旋轉的時候，仍然可以順暢的保持電信號的傳輸。夾具3.8通過螺栓固定在旋轉件3.7上，照相機2固定在夾具3.8上，當然，照相機2也可以用焊接或者螺栓連接的方式直接固定在旋轉件3.7上。照相機2的照相口對準平面鏡組1的反射面，也可以對準支撐平臺5在平面鏡組1中的虛像。

如圖3所示，為了簡明闡述平面鏡組1的角度關系，本示意圖僅摘取其中相鄰三個平面鏡加以說明，第i個平面鏡與水平面8的夾角為αi，并且任意相鄰的三個平面鏡的夾角αi互不相等，比如在本實施例中α1＝90°、α2＝110°、α3＝130°、α4＝90°、α5＝110°、α6＝130°依此類推直到α16＝90°、α17＝110°、α18＝130°，當然也可是任意相鄰的五個平面鏡的夾角αi互不相等。αi也可以小于90度，本實施例的αi之所以要不小于90°，是因為此時三維掃描裝置具備更大的可掃描空間以及更好的采光性。第i個平面鏡反射面與水平面8交于線段li，線段li與線段li+1的夾角為θi其中1≤i≤17，線段l18與線段l1的夾角為θ18，，在本實施例中θ1=θ2=θ3=θ4=……=θ17=θ18=160°。為使每個平面鏡中的像都是單次成像，θi要大于120°，單次成像的好處是能夠有效的利用照相機2的像素并且方便采集數(shù)據(jù)的后期處理。在此特別聲明上述水平面從現(xiàn)實中來說有無數(shù)個，水平面與平面鏡的交線li有無數(shù)個，但θi和αi的大小卻是唯一的。

實施例1具體使用方式為：利用控制器4控制旋轉裝置3間歇性轉動，比如0.15秒內轉動15°后靜止0.1秒，然后一直循環(huán)直到旋轉360°，同時在靜止的0.1秒內控制器4控制照相機2進行拍照，這樣6秒時間就可以完成采集，可以根據(jù)照相機拍照速度的性能來適當?shù)恼{節(jié)間歇性轉動周期，如果相機性能夠好，采集時間就能夠控制在2秒之內，最后利用pc機對數(shù)據(jù)進行處理得到三維模型。

實施例2

如圖4所示，與實施例1不同的地方在于實施例2不再采用г形支架6，旋轉裝置3直接固定在天花板。同時多了一個投影儀9，投影儀9固定在旋轉件3.7上，并且與照相機2并列，投影儀9的投影口對準待掃描物7在平面鏡組1中的虛像。另外控制器4還包括pc機10。

其他的與實施例1相同，這里不再贅述。

施例2具體使用方式為：pc機10控制旋轉裝置3間歇性轉動，同時pc機10控制投影儀9投射圖案以及照相機2拍照，再利用pc機10對照相機2拍到的數(shù)據(jù)進行處理，最后得到三維模型。

以上兩個實施例只是本發(fā)明的較佳實施，僅用來說明本發(fā)明的技術方案，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，比如上述實施例1的照相機2可以采用微單、單反、工業(yè)相機以及具備拍照功能的手機，當然也可以采用攝像機。如上述實施例1，旋轉裝置3上固定的照相機2不僅限于一個，也可以采用兩到三個甚至更多，以節(jié)省掃描時間。如上述實施例2，投影儀8也可以采用單束激光器或者光柵投影設備，另外投影儀8不一定要固定在旋轉裝置3上面，也可以采用多個投影儀直接固定在平面鏡組1的頂部，同時投影口對準待掃描物。另外也可以將上述實施例2沿水平軸旋轉180度，并且透明的支撐平臺5置于平面鏡組1和照相機2的中間。