投影器，但上述投影装置或因成像不清晰或因不方便调整位置等无 法提供最便捷的定标过程至使用者。
[0031] 光感应装置为照相机或摄像机等可精确记录不同成像的设备，使用者可精确识别 通过照相或拍摄记录下的成像中的定标图案即可。光感应装置的选择并不仅限于上述提到 的照相机或摄像机的使用，本领域技术人员可根据上述表达的技术效果变换光感应装置的 选择。
[0032] 转台为电动精密旋转台。
[0033] 定标数据包括每个像素对应的三维点坐标和色彩。
[0034] 上述设备能同时获得三维坐标和色彩，从而可以找到更多地特征点，基于更多地 特征点可以解决一些当前无法解决的自动拼接问题。
[0035] 一种利用上述设备通过颜色与形状组合匹配三维点云的方法，包括如下步骤： (1)特征点提取：每个点云有（X，Y，Z，R，G，B)数值，首先采用当前主流方法对XYZ的 特征点提取，得到形状特征点；利用光感应装置实现图象的采集，并将图象传输至计算机， 序列图像上用改进的SUSAN算法提取特征点，具体如下：将图象传输至计算机后，在计 算机中完成以下程序。
[0036] S01、输入序列图象，得到当前图像，对图像进行预处理，采用高斯滤波去除图 像中的噪声影响，然后把彩色图像转换成灰度图像。
[0037]S02、初始化参数，成功匹配次数：success_match_time=0，成功匹配的特征点 个数 :success-point-num=0 〇
[0038]S03、如果图像间的成功匹配次数success_match_time>5，则预测当前匹配的重 叠区域，具体方法为：1)读入当前匹配之前的五次匹配数据：X轴和Y轴偏移量；2)由 Kalman滤波算法的状态预测方程得到当前匹配的重叠区域：（X轴Y轴偏移量）；3)根 据预测出的X轴和Y轴偏移量，进行优化，如果x轴或y轴的偏移量过大，可能是 由于预测误差所导致，以至于两幅图像的重叠区域过小，找不到匹配点或成功匹配点数太 少，需要强制配置一个比较适当的重叠区域；如果x轴或y轴的偏移量过小，在两幅图像 匹配时，可能会产生大量的信息冗余，需要强制配置一个比较适当的重叠区域4)经过优 化之后的Kalman滤波算法最后输出X轴和Y轴偏移量。
[0039]S04、根据预测出的重叠区域，只在该重叠区域上用SUSAN算法提取特征点具 体方法，具体为：1)初始化参数：当前图像中像素的最大值max=〇，当前图像中像素 的最小值min=0，当前图像中的特征点个数totalcorner=0 ;2)计算图像的相似度阈值 thre=(maX-min)/10;3)构造像素点圆形区域的模板。圆形区域的模板一般都采用3X3、 5X5或者7X7的模板，为了提高提取特征点的精确性，本文采用5X5的模板：4)用 下式来计算圆形模板中与核心点有相似灰度值的像素个数，像素个数被定义为USAN值。
[0040]
【主权项】
1. 一种通过颜色与形状组合匹配三维点云的设备，其特征在于：包括固定平台、光感 应装置、投影装置、计算机、转台，其中，所述固定平台用于固定投影装置和光感应装置；所 述投影装置固定于固定平台上，并连接计算机；所述转台上放置需要扫描的物体，用于多面 扫描后自动拼接；所述计算机与投影装置连接并按时序发送需要投影的光栅数据至投影 装置，不同焦距下的投影装置将这些光栅序列投影至转台或转台上的物体的不同的投影位 置；所述光感应装置固定于固定平台上，用于记录投影位置；所述光感应装置、投影装置及 物体的相对位置不变。
2. 如权利要求1所述的通过颜色与形状组合匹配三维点云的设备，其特征在于：所述 投影装置为投影仪、幻灯机、手机投影仪或投影器。
3. 如权利要求1所述的通过颜色与形状组合匹配三维点云的设备，其特征在于：所述 光感应装置为照相机或摄像机。
4. 如权利要求1所述的通过颜色与形状组合匹配三维点云的设备，其特征在于：所述 转台为电动精密旋转台。
5. 如权利要求1所述的通过颜色与形状组合匹配三维点云的设备，其特征在于：所述 物体的扫描结果包括每个像素对应的三维点坐标和色彩。
6. -种通过颜色与形状组合匹配三维点云的方法，其特征在于：包括如下步骤：（1)特 征点提取：每个点云有（X，Y，Z，R，G，B)数值，其中，（X，Y，Z)表示空间坐标，（R，G，B)表示 红绿蓝的色彩分量，首先对XYZ的特征点提取，得到形状特征点；然后对RGB的特征点提 取，采用SIFT算法对二维图像的特征点提取；对三维点的色彩特征点提取，可以先在二维 特征点用SIFT算法获得后，对应到三维坐标上，这样处理后，每个点云数据可以用（X，Y，Z， R，G，B，flag)来表示，flag是通过传统方法计算形状和色彩特征点后得到的一个点的标 志量，用于表示该点的特征，其中Hag=O表示同时是形状和色彩特征点，=1表示只是形状 特征点，=2表示只是色彩特征点，=其他表示不是特征点；（2)特征点匹配：采用常规的特 征点匹配法进行匹配，Hag=O和1的点去匹配形状特征点，Hag=O和2的点进行颜色特征 点匹配。
7. 如权利要求6所述的通过颜色与形状组合匹配三维点云的方法，其特征在于：步骤 (2)中的处理方法如下：（2-1)、对于匹配的特征点总和超过3的情况，需要优选较好的3 个，求得旋转和平移矩阵后完成拼接；（2-2)、对于只有3个特征点的情况，直接求旋转和平 移矩阵后完成拼接；（2-3)、对于不足3个特征点的情况，无法完成拼接。
【专利摘要】本发明提供了一种通过颜色与形状组合匹配三维点云的设备与方法包括固定平台、光感应装置、投影装置、计算机、转台，所述固定平台用于固定投影装置和光感应装置；所述投影装置固定于固定平台上，并连接计算机；所述转台上放置需要扫描的物体，多面扫描后自动拼接；所述计算机与投影装置连接并按时序发送需要投影的光栅数据至投影装置，所述光感应装置、投影装置及物体的相对位置不变。方法包括特征点提取和特征点匹配的步骤。本发明能同时获得三维坐标和色彩，从而可以找到更多的特征点，基于更多地特征点可以解决一些当前无法解决的自动拼接问题。
【IPC分类】G01B11-25, G06T17-00, G01B11-00
【公开号】CN104809757
【申请号】CN201510218362
【发明人】陈欣, 王凤麟
【申请人】南京朗标电子科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月4日