不贴靶点的手持式激光3d扫描仪及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D扫描装置技术领域，特别涉及不贴靶点的手持式激光3D扫描仪及其使用方法。
【背景技术】
[0002]3D扫描技术是一种非接触式的建模工作。最突出的好处就是获得外形而又不会因为接触而破坏物体原有的面貌，这对于很多珍贵的文物、比较脆弱的物体，都有非常重要的意义。并且有很多物体原件体积非常庞大，只有借助3D扫描仪才能实现计算机的数字化建模。
[0003]3D扫描仪的原理非常简单:在被扫描物体表面取一些点，计算这些点与扫描仪之间的距离，当测量的点足够多，就能得到被扫描物体的轮廓，把这些点相邻的之间建立联系，就是三维立体的模型。
[0004]现在的激光3D扫描仪，要通过定制的标记点来进行坐标系的识别，通过标记点拼接的方式进行数据识别。这在一定程度上降低的三维扫描仪的使用效率，而且对于不同物体不同方式的标记点容易造成的扫描误差，而且标记点位置的不同容易导致拼接的失败，以及噪点与杂店的出现。同时根据贴标记点扫描的技术原理，需要通过双摄像头来实现，这对于产品的生产与应用都有比较大的局限性。
【发明内容】
[0005]本发明要解决现有技术的问题，提供一种只需一个摄像头、不需要贴靶点、扫描准确的手持式3D扫描仪及使用方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，包括手持式支架、摄像机、激光发射器及处理设备，摄像机及激光发射器固定于手持式支架上，所述摄像机设为一台，所述激光发射器包括十字激光发射器和一字激光发射器，分别发射十字激光线和一字激光线，一字激光线分别与十字激光线的横线和竖线相交。两个交点加上十字激光中心的点，连线构成一个直角三角形，通过此三点确定一个坐标系，与摄像机本身所包含的坐标系一起整合就有两个坐标系。
[0007]优选的，所述十字激光发射器发射的十字激光为红色，所述一字激光发射器发射的一字激光为绿色。便于相机对三角形坐标系标记点识别，使三维模型更准确。
[0008]优选的，所述处理设备上设有接口，用于连接计算机等显示设备，可实时观察3D扫描情况。
[0009]优选的，所述处理设备上设有开关。开关为多级式开关，使激光发射器及摄像机以一定的先后顺序打开。
[0010]不贴靶点的手持式激光3D扫描仪的使用方法，具体为:
连接相关软硬件装置及外接显示设备，打开开关，检测摄像机及激光发射器工作是否正常，调整红色十字激光线和绿色一字激光线的交叉角度，一般为30°，作为结构光源与摄像机绑定，确认好后开始摄像，利用摄像机镜头来采集数据，在采集瞬间，红色十字线激光线与绿色一字线激光线同时曝光，延时误差小于0.ls，红绿色激光线交叉成的直角三角形，三个点确定一个坐标系，与摄像机镜头本身所包含的坐标系一起整合有两个坐标系，确定红色十字线激光线与绿色一字线激光线的坐标，由此可以获取所采集图片数据的位置信息。随着手持式3D扫描仪的不断移动拍摄，所获取的三角坐标系也因此改变，处理设备将相关数据储存。而三角形坐标系与摄像机本身的坐标系是绑定的，双方互为参照，由相邻两张图片的三角形坐标系分离出摄像机在空间里的运动信息，由此确定每一幅面数据获取时的运动信息变化以及空间位置的变化，而通过三维算法的拟合，将相同位置的空间信息数据进行拼接，从而将摄像机获取的图片数据转化为三维模型。
[0011]本发明的有益效果在于:只需一个摄像头，不需要贴靶点，结构新颖，操作简便，扫描准确，设备成本低。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的俯视结构图。
[0013]图2是本发明的十字激光和一字激光的成像图。
[0014]图3是本发明的工作流程图。
[0015]图中:1、摄像机；2、十字激光发射器；201、十字激光线；3、一字激光发射器；301、一字激光线；4、处理设备；5、开关；6、手持式支架。
【具体实施方式】
[0016]下面通过【具体实施方式】和附图对本发明作进一步的说明。
[0017]如图1所示，不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，包括手持式支架6、一个摄像机1、两个激光发射器及处理设备4，摄像机1及激光发射器固定于手持式支架6上，激光发射器包括发射红色十字激光线201的十字激光发射器2和发射绿色一字激光线301的一字激光发射器3，一字激光线301分别与十字激光线201的横线和竖线相交，如图2所示；处理设备4上设有接口和开关5，接口用于连接计算机等显示设备。
[0018]结合图3所示，实施方式如下:
51、连接手持式激光3D扫描仪相关软硬件装置，确认摄像机1、激光发射器及处理设备4在手持式支架6上安装正确，处理设备4上的接口外接显示设备，如计算机；
52、打开开关5，激光发射器及摄像机1以先后顺序打开；
53、检测摄像机1及激光发射器工作是否正常，调整红色十字激光线201和绿色一字激光线301的交叉角度，初始角度一般为30°和60°，作为结构光源与摄像机1绑定；
54、确认好后开始摄像，手持扫描仪不断移动，利用摄像机1镜头拍摄图片；
55、采集数据，采集瞬间红色十字线激光线201与绿色一字线激光线301同时曝光，延时误差小于0.ls，红绿色激光线交叉成的直角三角形，三个点确定一个坐标系，与摄像机1镜头本身所包含的坐标系一起整合有两个坐标系，可确定红色十字线激光线201与绿色一字线激光线301的坐标，由此可以获取所采集图片数据的位置信息；
56、数据储存，手持式3D扫描仪的不断移动拍摄，所获取的三角坐标系也改变，处理设备4将因此产生相应的相关数据储存； S7、数据拼接，激光线形成的三角形坐标系与摄像机1本身的坐标系是绑定的，双方互为参照，由相邻两张图片的三角形坐标系分离出摄像机1在空间里的运动信息，由此确定每一幅面数据获取时的运动信息变化以及空间位置的变化，通过三维算法的拟合，将相同位置的空间信息数据进行拼接，从而将摄像机1获取的图片数据转化为3D模型。
[0019]以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，本发明可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
【主权项】
1.不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，包括手持式支架(6)、摄像机(1)、激光发射器及处理设备(4)，摄像机(1)及激光发射器固定于手持式支架(6)上，其特征在于:所述摄像机(1)设为一台，所述激光发射器包括十字激光发射器(2)和一字激光发射器(3)，分别发射十字激光线(201)和一字激光线(301)，一字激光(301)线分别与十字激光线(201)的横线和竖线相交。2.根据权利要求1所述的不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，其特征在于:所述十字激光发射器(2)发射的十字激光(201)为红色，所述一字激光发射器(3)发射的一字激光(301)为绿色。3.根据权利要求1所述的不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，其特征在于:所述处理设备(4)上设有外接接口。4.根据权利要求1-3任一项所述的不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，其特征在于:所述处理设备(4 )上设有开关(5 )。5.根据权利要求4所述的不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，其特征在于:所述开关(5)为多级式开关。6.不贴靶点的手持式激光3D扫描仪的使用方法，其特征在于所述使用方法包括以下步骤: 51、连接手持式激光3D扫描仪相关软硬件装置，确认摄像机(1)、激光发射器及处理设备(4)在手持式支架(6)上安装正确； 52、打开开关(5)； 53、检测摄像机(1)及激光发射器工作是否正常，调整红色十字激光线(201)和绿色一字激光线(301)的交叉角度，作为结构光源与摄像机(1)绑定； 54、确认好后开始摄像，手持扫描仪不断移动，利用摄像机(1)镜头拍摄图片； 55、采集数据，采集瞬间红色十字线激光线(201)与绿色一字线激光线(301)同时曝光，红绿色激光线交叉成的直角三角形，三个点确定一个坐标系，与摄像机(1)镜头本身所包含的坐标系一起整合有两个坐标系，确定红色十字线激光线(201)与绿色一字线激光线(301)的坐标，由此可以获取所采集图片数据的位置信息； 56、处理设备(4)将相关数据储存； 57、数据拼接，激光线形成的三角形坐标系与摄像机(1)本身的坐标系互为参照，由相邻两张图片的三角形坐标系分离出摄像机(1)在空间里的运动信息，由此确定每一幅面数据获取时的运动信息变化以及空间位置的变化，通过三维算法的拟合，将相同位置的空间信息数据进行拼接，从而将摄像机(1)获取的图片数据转化为3D模型。7.根据权利要求6所述的不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，其特征在于:在所述步骤S1中，3D扫描仪可外接显示设备。8.根据权利要求6所述的不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，其特征在于:在所述步骤S3中，红色十字激光线(201)和绿色一字激光线(301)的初始交叉角度为30°和60°。
【专利摘要】不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，包括手持式支架、摄像机、激光发射器及处理设备，摄像机及激光发射器固定于手持式支架上，所述摄像机设为一台，所述激光发射器包括十字激光发射器和一字激光发射器，分别发射十字激光线和一字激光线，一字激光线分别与十字激光线的横线和竖线相交。本发明只需一个摄像头，不需要贴靶点，结构新颖，操作简便，扫描准确，设备成本低，运用十字激光与一字激光的曝光来构建三维空间的坐标系，再将获取的数据传入到处理设备中进行分析，重复拍摄多幅图像，再通过三维算法去计算空间位置，之后可进行实时的拼接，获取完整的三维数据。
【IPC分类】G01B11/24
【公开号】CN105300310
【申请号】CN201510754286
【发明人】徐祥星, 李冠楠, 茹方军
【申请人】杭州讯点商务服务有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月9日