三维模型构建方法、装置、移动终端、存储介质及设备与流程

本发明涉及三维扫描技术领域，尤其涉及一种三维模型构建方法、装置、移动终端、存储介质及设备。

背景技术：

三维扫描和重建是集光、机、电和计算机技术于体的高新技术，主要用于对物体外部结构及色彩进行扫描，以获得物体的空间坐标。其重要意义在于能够将物体的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维扫描和重建技术在很多领域都有广泛的应用，如在工业上用于逆向工程计算，在医疗上用于面形检测，在生产中用于产品质量控制等。

现有技术中，已公开了由线激光投射器、摄像头以及外部辅助定位装置组成的手持式三维扫描设备，而这种常用的线激光扫描一般利用单条线激光进行扫描，因为光条照射角度固定，因而因为有部分遮挡导致模型不够完整，构建的三维模型效果较差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维模型构建方法、装置、移动终端、存储介质及设备，旨在解决现有的三维扫描设备扫描的物体不完整，构建的三维模型效果差的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种三维模型构建方法，其包括如下步骤：

控制第一激光器及第二激光器投射线激光标定所述待扫描物体，所述待扫描物体放置于旋转的转台上；

通过移动终端的前置摄像头或后置摄像头采集所述线激光照射下所述待扫描物体的视频图像信息；

接收所述视频图像信息，并提取所述视频图像信息得到第一光条信息和第二光条信息；

根据所述第一光条信息生成第一三维模型，根据所述第二光条信息生成第二三维模型；

融合所述第一三维模型和所述第二三维模型得到所述待扫描物体的三维模型。

作为本发明的进一步改进，在控制第一激光器及第二激光器投射线激光标定所述待扫描物体，所述待扫描物体放置于旋转的转台上的步骤之前还包括：

根据预设参数信息标定所述第一激光器的参数、所述第二激光器的参数、所述转台的参数和所述移动终端的参数。

作为本发明的进一步改进，所述根据所述第一光条信息生成第一三维模型，根据所述第二光条信息生成第二三维模型的步骤，包括：

所述第一光条信息包括多个第一光条，获取所述第一光条对应的颜色，根据所述第一光条及所述第一光条对应的颜色生成第一纹理图像，所述第二光条信息包括多个第二光条，获取所述第二光条对应的颜色，根据所述第二光条及所述第二光条对应的颜色生成第二纹理图像；

根据所述第一纹理图像生成第一三维模型，且根据所述第二纹理图像生成第二三维模型。

作为本发明的进一步改进，所述融合所述第一三维模型和所述第二三维模型得到所述待扫描物体的三维模型的步骤，包括：

分别提取所述第一三维模型的第一点云数据和所述第二三维模型的第二点云数据；

配准所述第一点云数据和所述第二点云数据，得到第三点云数据；

根据所述第三点云数据构建所述待扫描物体的三维模型。

作为本发明的进一步改进，所述配准所述第一点云数据和所述第二点云数据，得到第三点云数据的步骤，包括：

配准所述第一点云数据和所述第二点云数据，得到所述第一三维模型与所述第二三维模型之间的误差参数；

根据所述误差参数调整所述第一点云数据，并将调整后的第一点云数据注册至所述第二点云数据中，得到第四点云数据；

获取所述视频图像信息的图像的曲面的曲率，根据所述曲率对所述第四点云数据进行降采样，以获取所述第三点云数据。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种三维模型构建装置，其包括：

激光控制模块，用于控制第一激光器及第二激光器投射线激光至所述待扫描物体，所述待扫描物体放置于旋转的转台上；

摄像控制模块，用于控制移动终端采集所述线激光照射下所述待扫描物体的视频图像信息；

接收模块，用于接收所述视频图像信息，并提取所述视频图像信息得到第一光条信息和第二光条信息；

模型生成模块，用于根据所述第一光条信息生成第一三维模型，根据所述第二光条信息生成第二三维模型；

融合模块，用于融合所述第一三维模型和所述第二三维模型得到所述待扫描物体的三维模型。

作为本发明的进一步改进，所述三维模型构建装置还包括：

标定模块，用于根据预设参数信息标定所述第一激光器的参数、所述第二激光器的参数、所述转台的参数和所述移动终端的参数。

作为本发明的进一步改进，所述模型生成模块包括：

纹理生成单元，用于所述第一光条信息包括多个第一光条，获取所述第一光条对应的颜色，根据所述第一光条及所述第一光条对应的颜色生成第一纹理图像，所述第二光条信息包括多个第二光条，获取所述第二光条对应的颜色，根据所述第二光条及所述第二光条对应的颜色生成第二纹理图像；

模型生成单元，用于根据所述第一纹理图像生成第一三维模型，根据所述第二纹理图像生成第二三维模型。

作为本发明的进一步改进，所述融合模块包括：

提取子模块，用于分别提取所述第一三维模型的第一点云数据和所述第二三维模型的第二点云数据；

配准子模块，用于配准所述第一点云数据和所述第二点云数据，得到第三点云数据；

构建子模块，用于根据所述第三点云数据构建所述待扫描物体的三维模型。

作为本发明的进一步改进，所述配准子模块包括：

误差参数获取单元，用于配准所述第一点云数据和所述第二点云数据，得到所述第一三维模型与所述第二三维模型之间的误差参数；

注册单元，用于根据所述误差参数调整所述第一点云数据，并将调整后的第一点云数据注册至所述第二点云数据中，得到第四点云数据；

降采样单元，用于获取所述视频图像信息的图像的曲面的曲率，根据所述曲率对所述第四点云数据进行降采样，以获取所述第三点云数据。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种移动终端，所述移动终端包括至少一处理器、存储器及接口，所述至少一处理器、存储器及接口均通过总线连接；

所述存储器存储计算机程序；

所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，使得所述移动终端执行上述任一项所述的三维模型构建方法。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的三维模型构建方法的步骤。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种三维扫描设备，其包括终端支撑装置、转台和如上所述的移动终端，所述移动终端可拆卸地固定于终端支撑装置上，终端支撑装置上设置有第一激光器、第二激光器，所述移动终端、所述转台、所述第一激光器、所述第二激光器通过otg设备电性连接。

相比于现有技术，本发明公开的三维模型构建方法通过第一激光器和第二激光器从不同的角度照射待扫描物体并进行扫描，使得待扫描物体被激光照射的区域更完整，避免了待扫描物体的部分区域因被遮挡而不能被线激光照射到，从而影响到扫描效果的问题；并且，根据视频图像信息获取第一光条信息和第二光条信息，分别生成第一三维模型和第二三维模型，通过融合两个三维模型来构建待扫描物体的三维模型，使得模型更加精细、逼真，效果更好。

附图说明

图1为本发明三维模型构建方法第一种实施例的流程图；

图2为本发明三维模型构建方法第二种实施例的流程图；

图3为本发明三维模型构建方法第三种实施例的流程图；

图4为本发明三维模型构建方法第四种实施例的流程图；

图5为本发明三维模型构建方法第五种实施例的流程图；

图6为本发明三维模型构建装置第一种实施例的功能模块图；

图7为本发明三维模型构建装置第二种实施例的功能模块图；

图8为本发明三维模型构建装置第三种实施例的功能模块图；

图9为本发明三维模型构建装置第四种实施例的功能模块图；

图10为本发明三维模型构建装置第五种实施例的功能模块图；

图11为本发明移动终端一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用来限定本发明。

图1展示了本发明三维模型构建方法的一种实施例。该三维模型构建方法应用于三维扫描设备中，三维扫描设备包括第一激光器、第二激光器、移动终端、转台，该移动终端具备前置摄像头或后置摄像头，该转台用于放置待扫描物体，在本实施例中，如图1所示，该三维模型构建方法包括如下步骤：

步骤s10，控制第一激光器及第二激光器投射线激光标定待扫描物体，待扫描物体放置于旋转的转台上。

步骤s11，通过移动终端的前置摄像头或后置摄像头采集线激光照射下待扫描物体的视频图像信息。

步骤s12，接收视频图像信息，并提取视频图像信息得到第一光条信息和第二光条信息。

具体地，接收视频图像信息后，为了方便提取到第一光条信息和第二光条信息，优选地，第一激光器和第二激光器可设置于转台的左前方和右前方，并以转台所处的中心线左右对称设置，使得第一激光器和第二激光器各自发出的线激光从不同的角度照射至待扫描物体上时，第一激光器照射至待扫描物体上形成的左激光平面过转台中心，第二激光器照射至待扫描物体上形成的右激光平面过转台中心，而摄像头中心竖平面过转台的中心轴，从而使得左右激光分布在视频图像信息的平面的左右两边，从而简化了第一光条信息和第二光条信息的提取。

步骤s13，根据第一光条信息生成第一三维模型，根据第二光条信息生成第二三维模型。

具体地，该第一三维模型为根据第一激光器照射待扫描物体时扫描获取的三维模型，该第二三维模型为根据第二激光器照射待扫描物体时扫描获取的三维模型。

步骤s14，融合第一三维模型和第二三维模型得到待扫描物体的三维模型。

具体地，将第一三维模型中的精细部分和第二三维模型中的精细部分进行有效结合，从而得到一个更为完整精细的三维模型，即待扫描物体的三维模型。其中，通过第一激光器照射待扫描物体，再通过移动终端的摄像头扫描该待扫描物体，其形成的第一三维模型包括精细部分和粗糙部分，而精细部分对应的为待扫描物体被第一激光器照射到的部位，而粗糙部分对应的为待扫描物体未被第一激光照射到的部位。同理可知第二三维模型中的精细部分。

本实施例中，通过设置第一激光器和第二激光器同时从两个不同的角度照射待扫描物体，使得待扫描物体的绝大部分区域均可被照射到，避免了因部分区域无法被线激光照射到而扫描获取的模型不够完整的问题，从而最终获取的模型更为完整。而且，通过第一激光器和第二激光器同时照射而拍摄得到的视频图像信息可提取到第一光条信息和第二光条信息，再根据第一光条信息生成第一三维模型，根据第二光条信息生成第二三维模型，将第一三维模型和第二三维模型融合得到的待扫描物体的三维模型，其模型更为精细，效果更好。

将本发明的三维模型构建方法应用于三维扫描设备的过程中，为了降低扫描时产生误差，从而影响扫描结果。因此，在上述实施例的基础上，其他实施例中，如图2所示，在步骤s10之前，还包括以下步骤：

步骤s20，根据预设参数信息标定第一激光器的参数、第二激光器的参数、转台的参数和移动终端的参数。

具体地，根据预设参数信息分别判断左激光的参数、第二激光器的参数、转台的参数和移动终端的参数是否已标定，对未标定的参数进行标定，使之符合预设参数信息的要求，从而将左激光照射至待扫描物体上时形成的左激光平面和右激光照射至待扫描物体上时形成的右激光平面统一至同一个参考坐标系下，保证了根据视频图像信息生成的第一三维模型和第二三维模型的一致，方便第一三维模型和第二三维模型进行融合。

本实施例中，通过对第一激光器的参数、第二激光器的参数、转台的参数和移动终端的参数进行标定，保证了扫描结果的准确性，使得三维模型更加精细、准确。

将本发明的三维模型构建方法应用于三维扫描设备的过程中，在上述实施例的基础上，其他实施例中，如图3所示，步骤13包括：

步骤s30，第一光条信息包括多个第一光条，获取第一光条对应的颜色，根据第一光条及第一光条对应的颜色生成第一纹理图像，第二光条信息包括多个第二光条，获取第二光条对应的颜色，根据第二光条及第二光条对应的颜色生成第二纹理图像。

具体地，第一光条信息和第二光条信息均包括多个光条，每个光条对应有相应的颜色，该颜色与待扫描物体上的颜色相对应，根据光条和光条对应的颜色即可生成待扫描物体的二维的纹理图像，再根据纹理图像生成带有颜色的三维模型。

步骤s31，根据第一纹理图像生成第一三维模型，根据第二纹理图像生成第二三维模型。

具体地，根据步骤s30中得到的第一纹理图像生成第一三维模型，根据得到的第二纹理图像生成第二三维模型。

本实施例中，根据第一光条信息生成带有颜色的第一三维模型，根据第二光条信息生成带有颜色的第二三维模型，两模型均带有颜色信息，有利于提高融合的三维模型的精细程度，使得三维模型更为完整。

将本发明的三维模型构建方法应用于三维扫描设备的过程中，在上述实施例的基础上，其他实施例中，如图4所示，步骤s14包括：

步骤s40，分别提取第一三维模型的第一点云数据和第二三维模型的第二点云数据。

具体地，点云数据是指扫描待扫描物体以点的形式记录，每一个点包含有三维坐标，有些可能含有颜色信息或反射强度信息等。

步骤s41，配准第一点云数据和第二点云数据，得到第三点云数据。

具体地，根据icp算法对第一点云数据和第二点云数据进行精确匹配，并进行融合，从而得到融合的第三点云数据。

步骤s42，根据第三点云数据构建待扫描物体的三维模型。

具体地，将融合得到的第三点云数据进行三角化，构建待扫描物体的三维模型。

本实施例中，因第一激光器和第二激光器照射待扫描物体的角度不同，因此，根据第一光条信息生成的第一三维模型和根据第二光条信息生成的第二三维模型中，模型的部分区域精细程度不同，则第一三维模型的第一点云数据和第二三维模型的第二点云数据中包括的关键点云数据的信息不同，而通过icp算法配准第一点云数据和第二点云数据，并融合得到第三点云数据，使得该第三点云数据包括了第一点云数据和第二点云数据中的所有关键点云数据的信息，再根据第三点云数据构建待扫描物体的三维模型，从而使得该三维模型更为清晰、完整，精细程度更高，效果更好。

将本发明的三维模型构建方法应用于三维扫描设备的过程中，为了降低点云数据配准过程中产生的误差对配准结果的影响，同时减少数据的计算量。因此，在上述实施例的基础上，其他实施例中，如图5所示，步骤s41包括：

步骤s50，配准第一点云数据和第二点云数据，得到第一三维模型与第二三维模型之间的误差参数。

步骤s51，根据误差参数调整第一点云数据，并将调整后的第一点云数据注册至第二点云数据中，得到第四点云数据。

具体地，因第一激光器和第二激光器从不同的角度照射待扫描物体，因此，根据视频图像信息生成的第一三维模型和第二三维模型之间可能存在误差，该误差包括旋转误差和平移误差等。通过根据误差参数调整第一点云数据，再将第一点云数据注册至第二点云数据中，降低了误差对融合第一点云数据和第二点云数据的影响，保证了根据融合得到的点云数据生成的三维模型与待扫描物体更为接近，效果更好。

步骤s52，获取视频图像信息的图像的曲面的曲率，根据曲率对第四点云数据进行降采样，以获取第三点云数据。

具体地，通常地，图像的曲率变化大的区域，其三维特征明显，需要保留较高的点云密度，以保证其三维特征，而曲率变化小的区域，说明该区域为图像的平坦区域，可以适当降低该区域的点云密度。因此，根据图像的曲率对第四点云数据进行降采样，从而减少第四点云数据中的点云，得到第三点云数据，再根据第三点云数据生成三维模型时，大大降低了数据的计算量。

本实施例中，通过配准第一点云数据和第二点云数据，得到第一三维模型和第二三维模型之间的误差参数，根据误差参数调整第一点云数据后再与第二点云进行融合，其降低了误差对融合的点云数据的影响，保证了根据融合的点云数据构建的三维模型更为完整、逼真。而根据图像的曲率对融合后的点云数据即第四点云数据进行降采样，大大减少了数据量，减少了构建三维模型时的计算量，节省了系统资源。

图6展示了本发明处理器的一种实施例。在本实施例中，如图6所示，该处理器包括激光控制模块10、摄像控制模块11、接收模块12、模型生成模块13和融合模块14。

其中，激光控制模块10，用于控制第一激光器及第二激光器投射线激光至待扫描物体；摄像控制模块11，用于控制移动终端采集线激光照射下待扫描物体的视频图像信息；接收模块12，用于接收视频图像信息，并提取视频图像信息得到第一光条信息和第二光条信息；模型生成模块13，用于根据第一光条信息生成第一三维模型，根据第二光条信息生成第二三维模型；融合模块14，用于融合第一三维模型和第二三维模型得到待扫描物体的三维模型。

上述实施例的基础上，其他实施例中，如图7所示，处理器还包括标定模块20，其中，该标定模块20用于根据预设参数信息标定第一激光器的参数、第二激光器的参数、转台的参数和移动终端的参数。

上述实施例的基础上，其他实施例中，如图8所示，模型生成模块14包括纹理生成单元141和模型生成单元142。

其中，纹理生成单元141，用于第一光条信息包括多个第一光条，获取第一光条对应的颜色，根据第一光条及第一光条对应的颜色生成第一纹理图像，第二光条信息包括多个第二光条，获取第二光条对应的颜色，根据第二光条及第二光条对应的颜色生成第二纹理图像；模型生成单元142，用于根据第一纹理图像生成第一三维模型，根据第二纹理图像生成第二三维模型。

上述实施例的基础上，其他实施例中，如图9所示，融合模块15包括提取子模块151、配准子模块152、构建子模块153。

其中，提取子模块151，用于分别提取第一三维模型的第一点云数据和第二三维模型的第二点云数据；配准子模块152，用于配准第一点云数据和第二点云数据，得到第三点云数据；构建子模块153，用于根据第三点云数据构建待扫描物体的三维模型。

上述实施例的基础上，其他实施例中，如图10所示，配准子模块152包括误差参数获取单元1521、注册单元1522、降采样单元1523。

其中，误差参数获取单元1521，用于配准第一点云数据和第二点云数据，得到第一三维模型与第二三维模型之间的误差参数；注册单元1522，用于根据误差参数调整第一点云数据，并将调整后的第一点云数据注册至第二点云数据中，得到第四点云数据；降采样单元1523，用于获取视频图像信息的图像的曲面的曲率，根据曲率对第四点云数据进行降采样，以获取第三点云数据。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例还提供了一种存储介质，用于存储程序数据，其包含用于执行本申请上述三维模型构建方法实施例所设计的程序数据。通过执行该存储介质中存储的程序数据，可以实现本申请提供三维模型构建方法。

本实施例中的存储介质可以是只读存储器、可存储静态信息和指令的静态存储设备、随机存取存储器、或者可存储信息和指令的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器、只读光盘、或其他光盘存储、光碟存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备。

图11展示了本发明移动终端的一种实施例，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。在本实施例中，该移动终端包括至少一处理器51、存储器52及接口53，至少一处理器51、存储器52及接口53均通过总线连接；

存储器52存储计算机程序；

至少一个处理器51执行存储器52存储的计算机程序，使得移动终端执行上述实施例所述的三维模型构建方法。

其中，本发明还公开了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的三维模型构建方法的步骤。

本实施例中的存储介质可以是只读存储器、可存储静态信息和指令的静态存储设备、随机存取存储器、或者可存储信息和指令的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器、只读光盘、或其他光盘存储、光碟存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备。

本发明还展示了一种三维扫描设备的一种实施例，该三维扫描设备包括终端支撑装置、转台和上述实施例所述的移动终端，该移动终端可拆卸地固定于终端支撑装置上，终端支撑装置上设置有第一激光器和第二激光器，并且，移动终端、转台、第一激光器、第二激光器通过otg设备电性连接。

以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。