基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于逆向工程领域，尤其涉及在野外严苛的环境下，对单个物体进行快速三维扫描的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法及装置。
【背景技术】
[0002]近些年，3D打印技术发展迅速，3D打印成本也越来越低廉，为普通大众所接受，3D打印技术的发展势必带来逆向工程的发展。而目前，限制3D打印技术进入到普通大众生活，一个重要原因就是3D建模成本过高，有一定技术门槛。在工程研究领域，目前很多数值模型都停留在二维模型，或者是假三维模型，例如用球、椭球、等进行替代。混凝土、土石混合体等的研究中，很多是用CT扫描得到的二维图形进行数值计算，现有的三维模型绝大部分都是大大简化后得到的，通过三维扫描得到块石的三维模型，可以建立混凝土、土石混合体的三维细观结构模型，以供相关研究计算。目前三维扫描装置大多数过于昂贵，一般研究人员难以承受。而且，目前很多能达到研究精度要求的三维扫描仪难以在野外使用，不能够深入现场进行数据采集工作，而现场的三维数据却是很多研究人员所需要的。
[0003]三维扫描技术的两大难点问题分别是如何获取物体表面的三维点云坐标，例如:在野外环境下，如何获取到野外环境下物体的三维点云数据，二是如何将不同角度获取的物体表面三维点云坐标进行拼接。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0005]为此，本发明的一个目的在于提出一种基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法，该方法能够在野外简陋的自然环境下方便、快速地实现物体的三维建模。
[0006]本发明的另一个目的在于提出一种基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置。
[0007]为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法，包括以下步骤:将野外环境下的被扫描的物体固定在专用支架上；将扫描仪、笔记本电脑、储能装置安装在可收缩四层支架上；移动所述可收缩四层支架到多个角度，利用所述扫描仪分别从所述多个角度对所述物体进行扫描，得到多个角度下的三维点云数据，其中，所述三维点云数据包括物体三维点云数据、专用支架和物体周边环境三维点云数据，所述储能装置用于为所述扫描仪和笔记本电脑供电；利用所述笔记本电脑对所述多个角度下的三维点云数据进行去噪，得到多个角度下所述物体的三维点云数据，并将所述多个角度下所述物体的三维点云数据进行拼接，得到所述物体的三维模型。
[0008]根据本发明实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法，能够在野外简陋的自然环境下方便、快速地实现物体的三维建模。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]在一些示例中，利用所述笔记本电脑对所述多个角度下的三维点云数据进行去噪，得到多个角度下所述物体的三维点云数据，进一步包括:从所述多个角度下的三维点云数据中删除专用支架和物体周边环境三维点云数据，得到仅包含所述物体的物体三维点云数据。
[0011]在一些示例中，所述将所述多个角度下所述物体的三维点云数据进行拼接，得到所述物体的三维模型，进一步包括:所述笔记本电脑根据ICP配准算法依次将相邻两个角度下所述物体的三维点云数据进行拼接，从而得到所述物体的三维模型。
[0012]在一些示例中，还包括:以*.0bj, *.stl, *.xyz, *.ply, *.gts的三维模型格式输出所述物体的三维模型；或者利用3D打印机打印所述物体的三维模型；或者将所述物体的三维模型用于数值模型计算。
[0013]本发明第二方面的实施例公开了一种基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置，包括:专用支架，用于固定野外环境下的被扫描的物体；扫描仪，用于对所述物体进行扫描；笔记本电脑，用于对多个角度下的三维点云数据进行去噪，得到多个角度下所述物体的三维点云数据，以及将所述多个角度下所述物体的三维点云数据进行拼接，得到所述物体的三维模型；储能装置，用于为所述扫描仪和所述笔记本电脑供电；可收缩四层支架，所述扫描仪、所述笔记本电脑和所述储能装置安装在所述可收缩四层支架上，所述可收缩四层支架移动到多个角度时，所述扫描仪分别从所述多个角度对所述物体进行扫描，得到多个角度下的三维点云数据，其中，所述三维点云数据包括物体三维点云数据、专用支架和物体周边环境三维点云数据。
[0014]根据本发明实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置，能够在野外简陋的自然环境下方便、快速地实现物体的三维建模。
[0015]另外，根据本发明上述实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置还可以具有如下附加的技术特征:
[0016]在一些示例中，还包括:拉杆箱，所述拉杆箱用于存储所述扫描仪、所述笔记本电脑、所述储能装置以及收缩状态下的可收缩四层支架。
[0017]在一些示例中，所述储能装置包括:12V 40AH锂电池，用于为所述扫描仪供电；24V40AH锂电池，用于为所述笔记本电脑供电。
[0018]在一些不例中，所述扫描仪为Kinect For Windows V2。
[0019]在一些示例中，所述专用支架包括:可收缩的遮阳工具，所述遮阳工具打开时，避免强光直射到固定在所述专用支架上的物体。
[0020]在一些示例中，所述可收缩四层支架的底部安装有轮子，所述可收缩四层支架在展开状态时，第一层放置电源充电器，第二层放置所述储能装置，第三层放置所述扫描仪，第四层放置所述笔记本电脑。
【附图说明】
[0021]图1是根据本发明一个实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法的流程图；
[0022]图2是根据本发明一个实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置的示意图；
[0023]图3是根据本发明一个实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置的可收缩四层支架的示意图；
[0024]图4a是根据本发明一个实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置的可收缩四层支架的固定销栓的示意图；
[0025]图4b是根据本发明一个实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置的可收缩四层支架的连接云台用的螺丝的示意图；
[0026]图5是根据本发明一个实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置的装配示意图；以及
[0027]图6a至6j是根据本发明一个实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描装置的在野外对块石进行三维扫描以及对点云数据进行预处理、拼接的示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中标出，其中相同或者类似的标号表示相同或者类似的原件或具有相同功能的原件。
[0029]以下结合附图描述根据本发明实施例的基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法及装置。
[0030]图1是根据本发明一