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三维扫描方法及三维扫描装置实用新型专利

更新时间:2024-04-07
三维扫描方法及三维扫描装置实用新型专利 专利申请类型:实用新型专利;
地区:浙江-杭州;
源自:杭州高价值专利检索信息库;

专利名称:三维扫描方法及三维扫描装置

专利类型:实用新型专利

专利申请号:CN202410901861.0

专利申请(专利权)人:先临三维科技股份有限公司
权利人地址:浙江省杭州市萧山区闻堰街道湘滨路1398号

专利发明(设计)人:江腾飞,王炜,赵晓波,李仁举,孙安玉,王文斌,李洲强,居冰峰,朱吴乐,黄磊杰,张健

专利摘要:本申请提供一种三维扫描方法及三维扫描装置,三维扫描方法包括:将结构光投射到待测区域上,并获取多张扫描图像,多张扫描图像分别记录有投射到待测区域上的不同亮度的结构光;比较多张扫描图像,并选取记录到的结构光的质量更好的扫描图像;根据选取的扫描图像,构建待测区域表面的三维点云数据;其中,结构光包括至少两种不同频率的子结构光,根据选取的扫描图像,构建待测区域表面的三维点云数据的步骤包括:评估每一子结构光的质量,选取符合预设要求的子结构光以构建三维点云数据。本申请提供的三维扫描方法,有利于自适应不同材质的待测区域。

主权利要求:
1.一种三维扫描方法,其特征在于,包括:
将结构光投射到待测区域,并获取多张扫描图像,所述多张扫描图像分别记录有投射到所述待测区域上的不同亮度的所述结构光;
比较所述多张扫描图像,并找出所述扫描图像质量最佳的亮度参数档位;
根据找出的所述亮度参数对应的所述扫描图像,构建所述待测区域表面的三维点云数据;
其中,所述结构光包括至少两种频率不同的子结构光,根据选取的所述扫描图像,构建所述待测区域表面的三维点云数据的步骤包括:评估每一所述子结构光的质量,选取符合预设要求的所述子结构光以构建所述三维点云数据。
2.如权利要求1所述的三维扫描方法,其特征在于,所述结构光投射形成的图案包括多条激光线;
评估所述扫描图像中每一所述子结构光的质量的步骤包括:
对所述扫描图像进行优化,并采用激光分布重心,激光梯度跳变区域,二阶导数零点中的其中一种或者多种组合计算每条所述激光线的中心;
将所述激光线的亮度、边缘锐度、对称性、宽度综合计算以得到每条所述激光线对应的所述子结构光的质量权重,并根据所述质量权重对所述子结构光进行质量评估。
3.如权利要求1所述的三维扫描方法,其特征在于,获取多张扫描图像的步骤具体包括:改变所述结构光的亮度,并分别获取不同亮度的所述结构光对应的所述扫描图像。
4.如权利要求1所述的三维扫描方法,其特征在于,获取多张扫描图像的步骤具体包括:采用不同的相机曝光时间或者相机增益调节,以分别得到具有不同亮度的所述结构光的所述扫描图像。
5.如权利要求1所述的三维扫描方法,其特征在于,所述结构光投射形成的图案包括多条激光线,比较所述多张扫描图像,并找出所述扫描图像质量最佳的亮度参数档位的步骤具体包括:比较所述激光线的亮度、所述激光线中心像素亮度微过曝程度、所述激光线与背景亮度的差异以及所述激光线的宽度中的其中一种或者多种组合。
6.如权利要求1所述的三维扫描方法,其特征在于,所述结构光投射形成的图案包括光栅条纹,比较所述多张扫描图像,并找出所述扫描图像质量最佳的亮度参数档位的步骤具体包括:比较所述扫描图像的清晰度、所述光栅条纹的对比度、所述光栅条纹白区域过曝数量中的一种或多种组合。
7.如权利要求1所述的三维扫描方法,其特征在于,所述待测区域的表面包括反射性能不同的多个区域,所述三维扫描方法还包括:在检测到所述结构光对应的所述待测区域的表面反射性能发生变化之后,调整所述扫描图像获取到的所述结构光的亮度,并重新获取多张扫描图像,以重新比较并选取质量更好的所述扫描图像。
8.如权利要求1所述的三维扫描方法,其特征在于,将结构光投射到待测区域,并获取多张扫描图像;比较所述多张扫描图像,并找出所述扫描图像质量最佳的亮度参数档位的步骤具体包括:判断所述待测区域的材质,并根据所述待测区域的材质选择默认的亮度参数档位的所述结构光,并获取对应的所述扫描图像;
依第一次序调整一级所述亮度参数档位,并获取新的所述扫描图像;
比较默认的所述亮度参数档位和调整一次后的所述亮度参数档位对应的两个所述扫描图像中所述结构光的图案的质量以确认调整方向,若在调整所述亮度参数档位后,获得的所述扫描图像的质量提升,则将所述第一次序确定为调整方向,并继续依照所述第一次序依次逐级调整所述亮度参数档位;若在依照所述第一次序调整所述亮度参数档位后,获得的所述扫描图像的质量下降,则将第二次序确定为调整方向,并依照所述第二次序方向依次逐级调整所述亮度参数档位,并获取新的所述扫描图像;其中,所述第一次序与所述第二次序的调整方向相反。
9.如权利要求8所述的三维扫描方法,其特征在于,在比较两个所述亮度参数档位的所述扫描图像中所述结构光的图案的质量以确认调整方向的步骤之后,还包括:在每次调整所述亮度参数档位,并获得新的所述扫描图像之后,比较相邻两个所述亮度参数档位的所述扫描图像中所述结构光的图案的质量;若调整后的所述亮度参数档位对应的所述结构光的图案的质量更高,则继续依照采用的所述调整方向的次序调整所述亮度参数档位,直至调整后的所述亮度参数档位对应的所述结构光的图案的质量降低,则此时停止调节所述亮度参数档位,并采用邻近的前一所述亮度参数档位为执行档位,并开始执行后续扫描流程。
10.一种三维扫描装置,用于使用如权利要求1‑9中任意一项所述的三维扫描方法来扫描待测区域,其特征在于,包括:投射模块,用于投射出射结构光;
图像采集模块,包括至少两个间隔设置的相机,所述相机用于从不同位置分别获取所述结构光投射到所述待测区域表面上的扫描图像;以及运算模块,与所述投射模块和所述图像采集模块电连接,所述运算模块用于根据所述扫描图像构件所述待测区域表面的三维点云数据。
11.如权利要求10所述的三维扫描装置,其特征在于,所述投射模块包括至少两个激光器,两个所述激光器分别用于出射不同频率的光。
12.如权利要求10所述的三维扫描装置,其特征在于,所述投射模块包括至少一个可调波长激光器,所述可调波长激光器出射的激光的波长可调。
13.如权利要求10所述的三维扫描装置,其特征在于,所述运算模块还用于控制所述投射模块出射的所述结构光的亮度,和/或用于控制所述相机的曝光时间以及增益调节。
14.如权利要求10所述的三维扫描装置,其特征在于,还包括光谱分析模块,所述光谱分析模块与所述图像采集模块同侧设置,用于分析所述待测区域的材料特性,并根据所述材料特性选择投射的所述结构光的频率。 说明书 : 三维扫描方法及三维扫描装置技术领域[0001] 本申请涉及三维扫描方法及应用该三维扫描方法的三维扫描装置。背景技术[0002] 随着工业高质量发展,结构复杂、材质多元的部件占比越来越高。高亮、强反光、强吸光等材质的物体表面的颜色、粗糙度、纹理等方面的差异,导致了表面反射性能差异。在对部件进行三维扫描时,如果结构光投射到强反光材料上,镜面反射之后的光的亮度过高,会造成相机图像传感器饱和,从而丢失高光区域的光信息。另一方面,如果结构光投射到强吸光材料上,由于被测物体表面反射率较低,则会造成反射的光的亮度过低,进而带来扫描结果数据错误,细节丢失,精度恶化等问题。目前的三维扫描装置只能根据材质的不同由使用者手动更换不同的扫描装置或反复调节三维扫描装置的亮度参数,导致操作复杂,并且由于结构光的频率固定,在应对能够吸收特定频率光线的材质时,可能会导致无法扫描。发明内容[0003] 本申请一方面提供一种三维扫描方法,包括:[0004] 将结构光投射到待测区域上,并获取多张扫描图像,所述多张扫描图像分别记录有投射到所述待测区域上的不同亮度的所述结构光;[0005] 比较所述多张扫描图像,并选取记录到的所述结构光的质量更好的所述扫描图像;[0006] 根据选取的所述扫描图像,构建所述待测区域表面的三维点云数据;[0007] 其中,所述结构光包括至少两种不同频率的子结构光,根据选取的所述扫描图像,构建所述待测区域表面的三维点云数据的步骤包括:评估每一所述子结构光的质量,选取符合预设要求的所述子结构光以构建所述三维点云数据。[0008] 本申请实施例提供的三维扫描方法,通过比较记录有不同亮度的结构光的扫描图像,可以实时选出适配待测区域表面材质的扫描图像,从而提高三维点云数据构建的精度,有利于提高三维扫描的质量。通过使用不同频率的子结构光照射到待测区域表面上,可以对不同频率的子结构光对应的扫描图像的质量进行评估,从而选择符合要求的子结构光以构建扫描图像,有利于提高三维点云数据构建的精度,进而提高三维扫描的质量。通过协同比较扫描图像中结构光的亮度以及不同子结构光之间的频率,可以得到最适配待测区域材质的参数,进而提高三维扫描的质量。[0009] 在一实施例中,所述结构光投射形成的图案包括多条激光线;评估所述扫描图像中每一所述子结构光的质量的步骤包括:对所述扫描图像进行优化,并采用激光分布重心,激光梯度跳变区域,二阶导数零点中的其中一种或者多种组合计算每条所述激光线的中心;将所述激光线的亮度、边缘锐度、对称性、宽度综合计算以得到每条所述激光线对应的所述子结构光的质量权重,并根据所述质量权重对所述子结构光进行质量评估。[0010] 在一实施例中,获取多张扫描图像的步骤具体包括:改变所述结构光的亮度,并分别获取不同亮度的所述结构光对应的所述扫描图像。[0011] 在一实施例中,获取多张扫描图像的步骤具体包括:采用不同的相机曝光时间或者相机增益调节,以分别得到具有不同亮度的所述结构光的所述扫描图像。[0012] 在一实施例中,所述结构光投射形成的图案包括多条激光线,比较所述多张扫描图像,并选取记录到的所述结构光的质量更好的所述扫描图像的步骤具体包括:比较所述激光线的亮度、所述激光线中心像素亮度微过曝程度、所述激光线与所述背景亮度的差异以及所述激光线的宽度中的其中一种或者多种组合。[0013] 在一实施例中,所述结构光投射形成的图案包括光栅条纹,比较所述多张扫描图像,并选取记录到的所述结构光的质量更好的所述扫描图像的步骤具体包括:比较所述扫描图像的清晰度、所述光栅条纹的对比度、所述光栅条纹白区域过曝数量中的一种或多种组合。[0014] 在一实施例中,所述待测区域的表面包括反射性能不同的多种材质,所述三维扫描方法还包括:在检测到所述结构光对应的所述待测区域的表面反射性能发生变化之后,调整所述扫描图像获取到的所述结构光的亮度,并重新获取多张扫描图像,以重新比较并选取质量更好的所述扫描图像。[0015] 在一实施例中,将结构光投射到待测区域,并获取多张扫描图像;比较所述多张扫描图像,并选取记录到的所述结构光的质量更好的所述扫描图像的步骤具体包括:判断所述待测区域的材质,并根据所述待测区域的材质选择默认的亮度参数档位的所述结构光,并获取对应的所述扫描图像;先依照第一次序调整所述亮度参数档位,并获取新的所述扫描图像;比较默认的所述亮度参数档位和调整一次后的所述亮度参数档位对应的两个所述扫描图像中所述结构光的图案的质量以确认调整方向,若在调整所述亮度参数档位后,获得的所述扫描图像的质量提升,则将所述第一次序确定为调整方向,并继续依照所述第一次序依次逐级调整所述亮度参数档位;若在依照所述第一次序调整所述亮度参数档位后,获得的所述扫描图像的质量下降,则将第二次序确定为调整方向,并依照所述第二次序方向依次逐级调整所述亮度参数档位,并获取新的所述扫描图像;其中,所述第一次序与所述第二次序的调整方向相反。[0016] 在一实施例中,在比较两个所述亮度参数档位的所述扫描图像中所述结构光的图案的质量以确认调整方向的步骤之后,还包括:在每次调整所述亮度参数档位,并获得新的所述扫描图像之后,比较相邻两个所述亮度参数档位的所述扫描图像中所述结构光的图案的质量;若调整后的所述亮度参数档位对应的所述结构光的图案的质量更高,则继续依照采用的所述调整方向的次序调整所述亮度参数档位,直至调整后的所述亮度参数档位对应的所述结构光的图案的质量降低,则此时停止调节所述亮度参数档位,并采用邻近的前一所述亮度参数档位为执行档位,并开始执行后续扫描流程。[0017] 本申请另一方面提供一种三维扫描装置,用于使用上述的三维扫描方法来扫描待测区域,其包括:[0018] 投射模块,用于投射出射结构光;[0019] 图像采集模块,包括至少两个间隔设置的相机,所述相机用于从不同位置分别获取所述结构光投射到所述待测区域表面上的扫描图像;以及[0020] 运算模块,与所述投射模块和所述图像采集模块电连接,所述运算模块用于根据所述扫描图像构件所述待测区域表面的三维点云数据。[0021] 在一实施例中,所述投射模块包括至少两个激光器,两个所述激光器分别用于出射不同频率的光。[0022] 在一实施例中,所述投射模块包括至少一个可调波长激光器,所述可调波长激光器出射的激光的波长可调。[0023] 在一实施例中,所述运算模块还用于控制所述投射模块出射的所述结构光的亮度,和/或用于控制所述相机的曝光时间以及增益调节。[0024] 在一实施例中,所述三维扫描装置还包括光谱分析模块,所述光谱分析模块与所述图像采集模块同侧设置,用于分析当前扫描区域适合的光源的频率,并根据所述材料特性选择投射的所述结构光的频率。[0025] 本申请实施例提供的三维扫描装置,通过设置投射模块,可以投射不同频率的结构光,从而获得包括记录不同频率的结构光的扫描图像,通过设置运算模块,可以对扫描图像进行比较,从而评估出符合预设要求的结构光的频率,并使用符合要求的频率的结构光来构建三维点云数据,从而提高三维扫描的质量。通过设置投射模块和图像采集模块,可以获得记录不同亮度的结构光的扫描图像,从而对多个扫描图像中不同亮度的结构光进行比较,进而选出质量更好的扫描图像,并采用选出的扫描图像构建三维点云数据,从而提高三维扫描的质量。通过同时对结构光的亮度和频率进行筛选,可以更好的适配不同材质的待测区域,有利于提高三维扫描装置的应用范围,并且提高三维扫描的质量。附图说明[0026] 图1为本申请实施例中三维扫描方法的流程图。[0027] 图2为本申请实施例中三维扫描装置的结构示意图。[0028] 主要元件符号说明[0029] 三维扫描装置100,投射模块10,第一激光器11,第二激光器13,图像采集模块30,第一相机31,第二相机33,运算模块50,光谱分析模块70,待测区域P,子结构光L1、L2,结构光L,特征点P1,步骤S1、S2、S3、S4。[0030] 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。具体实施方式[0031] 下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。[0032] 除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。[0033] 为能进一步阐述本申请达成预定目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施方式,对本申请作出如下详细说明。[0034] 请参阅图1,本申请实施例提供的三维扫描方法,其包括:[0035] 步骤S1:将结构光投射到待测区域上,并获取多张扫描图像;[0036] 步骤S2:比较所述多张扫描图像,并选取记录到的所述结构光的质量更好的所述扫描图像;[0037] 步骤S3:评估所述扫描图像中每一子结构光的质量;[0038] 步骤S4:根据选取的所述扫描图像,选取符合预设要求的所述子结构光以构建所述待测区域表面的三维点云数据。[0039] 请参阅图2,本申请实施例还提供一种三维扫描装置100,其包括:投射模块10、图像采集模块30以及运算模块50。其中,投射模块10用于出射结构光L,结构光L照射到待测区域P上。图像采集模块30用于从不同的位置分别获取结构光L投射到待测区域P表面上的扫描图像。运算模块50与投射模块10和图像采集模块30电连接,运算模块50用于根据扫描图像构建待测区域P表面的三维点云数据。[0040] 在本实施例中,三维扫描装置100的投射模块10包括第一激光器11和第二激光器13,第一激光器11用于出射子结构光L1、第二激光器13用于出射子结构光L2,子结构光L1和子结构光L2的频率不同。子结构光L1和子结构光L2组合形成结构光L,并且子结构光L1和子结构光L2在待测区域P上投射形成的图案不完全重叠。[0041] 在其他实施例中,投射模块10也可以包括三个或者更多个激光器,并且投射模块10至少出射两种频率不同的子结构光。投射模块10还可以只包括一个可调波长激光器,可调波长激光器出射的激光的波长可调,从而可以在一帧时间内依次投射出射不同频率的子结构光,进而叠加得到结构光L。本申请对投射模块10的具体结构不做限制,只要能够出射包括至少两种不同频率子结构光的结构光L,都在本申请的范围内。[0042] 在本实施例中,图像采集模块30包括间隔设置的第一相机31和第二相机33,第一相机31和第二相机33分别设置于投射模块10相对的两侧,以从不同的角度分别获取二维的扫描图像。在其他实施例中,图像采集模块30也可以包括三个或者更多个相机,相机的位置也可以根据实际需求进行设置,本申请对此不做限制。[0043] 在本实施例中,运算模块50还用于控制投射模块10出射的结构光L的亮度,和/或用于控制第一相机31和第二相机33的曝光时间以及增益调节。[0044] 在本实施例中,三维扫描装置100还包括光谱分析模块70,光谱分析模块70与图像采集模块30同侧设置,用于分析当前扫描区域适合的光源的频率。具体来说,光谱分析模块70可以分析当前区域材料的光谱信息,从而确定待测区域P的材料特性,并根据不同的材料特性选取投射的结构光L的频率。光谱分析模块70还与运算模块50电连接,并向运算模块50传输选取的结果,运算模块50用于根据光谱分析模块70的选取结果,选择扫描图像中对应的子结构光来构建待测区域P表面的三维点云数据。[0045] 下面结合三维扫描装置100,对本申请实施例提供的三维扫描方法进行进一步说明。[0046] 本申请实施例提供的三维扫描方法,是将结构光L投射到待测区域P上,从而在待测区域P的表面上形成具有一定特征的图案,再从不同的位置获取到待测区域P表面的二维的扫描图像,再利用双目视觉效应来对扫描图像中结构光L的图案中的特征点P1进行匹配,从而构建出具有待测区域P表面深度信息的三维点云数据。[0047] 在步骤S1之前,三维扫描方法还包括:对相机内外参数和激光平面参数进行标定。具体来说,标定是指获取三维扫描装置100在当前的参数下的标定参数,也即结构光L投射在由反光点构成的标定板上时相机获取到的图像。通过将获得的标定参数与扫描图像进行比对,即可对比出结构光L在投射到三维的待测区域P上时结构光L的图案发生的变化,从而通过一系列计算来构建出待测区域P的三维点云数据。[0048] 在本实施例中,结构光L投射形成的图案为多条平行或交叉排列的激光线,在其他实施例中,结构光L投射形成的图案也可以是呈离散分布的多个激光点,或者可以使明暗相间的光栅条纹,本申请对此不做限制。[0049] 在步骤S1中,将结构光L投射到待测区域P上具体为:将至少两种频率不同的子结构光投射到待测区域P上。不同频率的子结构光可以同时投射到待测区域P上,也可以依时序投射到待测区域P上,本申请对此不做限制。[0050] 步骤S1还包括:改变图像采集模块30获取的结构光L的亮度参数,从而得到多张扫描图像,多张扫描图像分别记录有投射到待测区域P上的不同亮度的结构光L。其中,改变图像采集模块30获取的结构光L的亮度参数可以分别通过设置投射模块10和图像采集模块30的参数来实现。[0051] 具体来说,一方面,可以通过调整投射模块10出射的结构光L的亮度,从而直接改变图像采集模块30采集的扫描图像中结构光L的亮度,例如通过电压调节、电流调节或者占空比调节等方式,直接改变投射模块10出射的结构光L的亮度。另一方面,可以通过设置第一相机31以及第二相机33的参数,从而改变获得的扫描图像中结构光L的亮度。例如,可以通过调整第一相机31以及第二相机33的曝光时间,从而通过改变进光量的方式来调整获得的扫描图像中结构光L的亮度。还可以通过直接调整相机的增益来调整获得的扫描图像中结构光L的亮度,也即,调整光电相机在光电转换的过程中将光信号转换成电信号时输出的数字信号的倍率,来对扫描图像中结构光L表现的亮度进行放大或者缩小。[0052] 在其他实施例中,还可以通过其他方式来改变结构光L的亮度,例如在结构光L的光路上设置电致变色元件,从而可变的控制结构光L的亮度,或者在结构光L的光路上设置其他光学元件来调控结构光L的亮度等,本申请对此不做限制,只要能够使图像采集模块30获得记录的结构光L的亮度不同的多张扫描图像,都在本申请的范围内。[0053] 在实际操作的过程中,步骤S1和步骤S2具体包括:[0054] 步骤S11:判断待测区域P的材质,并根据待测区域P的材质选择默认档位的亮度参数的结构光L,并获取对应的扫描图像;[0055] 步骤S12:按照第一次序依次序逐级调整三维扫描装置100的亮度参数的档位,并获取新的扫描图像;[0056] 步骤S13:比较默认的所述亮度参数档位和调整一次后的所述亮度参数档位对应的两个所述扫描图像中所述结构光L的图案的质量以确认调整方向,若在调整所述亮度参数档位后,获得的所述扫描图像的质量提升,则将所述第一次序确定为调整方向,并继续依照所述第一次序依次逐级调整所述亮度参数档位;若在依照所述第一次序调整所述亮度参数档位后,获得的所述扫描图像的质量下降,则将第二次序确定为调整方向,并依照所述第二次序方向依次逐级调整所述亮度参数档位,并获取新的所述扫描图像;[0057] 步骤S14:在每次调整所述亮度参数档位,并获得新的所述扫描图像之后,比较相邻两个所述亮度参数档位的所述扫描图像中所述结构光的图案的质量;若调整后的所述亮度参数档位对应的所述结构光的图案的质量更高,则继续依照采用的所述调整方向的次序调整所述亮度参数档位,直至调整后的所述亮度参数档位对应的所述结构光的图案的质量降低,则此时停止调节所述亮度参数档位,并采用邻近的前一所述亮度参数档位为执行档位,并开始执行后续扫描流程。[0058] 具体来说,运算模块50中可以预先设置好不同亮度参数的数据,在对待测区域P进行扫描时,可以手动根据待测区域P的材质选择对应档位的亮度参数作为默认档位,也可以由三维扫描装置100通过一次扫描后自行选择出一组亮度参数来作为默认档位。[0059] 在步骤S12中,第一次序可以为使结构光L的亮度参数档位递增的调整方向,也可以为使结构光L的亮度参数档位递减的调整方向,本申请对此不做限制。第二次序与第一次序的调整方向相反。[0060] 在步骤S13和步骤S14中,判断两个扫描图像的质量时,以激光线亮度高、激光线中心像素亮度微过曝、激光线与背景亮度的差异明显、激光线宽度尽可能小且不会向背景区域扩散作为判断质量好坏的标准,越符合上述需求的结构光L的图案,其对应的光学参数的质量越高。[0061] 在步骤S13中,可以通过对默认亮度参数档位的扫描图像和第一次调节档位后的扫描图像进行比较,从而确定后续依次逐级调节亮度参数档位时的方向。具体来说,亮度参数档位的调节方向可以分为逐级提升的第一次序和逐级降低的第二次序两种,在本实施例中,先从默认档位依照低依次序提升一个档位,然后进行比较,如果扫描图像的质量提升,则可以确认从默认档位开始逐级提升后,可以优化扫描图像的质量,因此可以继续进行逐级提升,从而找出扫描图像质量最佳的档位。如果扫描图像的质量下降,则可以确认从默认档位开始逐级提升后,扫描图像的质量开始降低,因此可以修改为依照第二次序逐级降低档位,从而从反方向继续寻找扫描图像质量最佳的档位。在其他实施例中,也可以设置为从默认亮度参数档位开始先依次逐级下调,本申请对此不做限制。[0062] 在本实施例中,步骤S2具体为:比较结构光L投射形成的激光线的亮度、激光线中心像素亮度微过曝程度、激光线与背景亮度的差异以及所述激光线的宽度中的其中一种或者多种组合。[0063] 在另一实施例中,当结构光L投影形成的图案为光栅条纹时,步骤S2具体为:比较扫描图像的清晰度、光栅条纹的对比度、光栅条纹白区域过曝数量中的一种或多种组合。在其他实施例中,根据结构光L投射形成的图案的不同,步骤S2也可以采用其他的比对标准来对记录不同结构光L亮度的扫描图像进行比对,本申请对此不做限制。[0064] 步骤S3具体包括:对扫描图像进行优化,并采用激光分布重心,激光梯度跳变区域,二阶导数零点中的其中一种或者多种组合计算每条激光线的中心;以及将激光线的亮度、边缘锐度、对称性、宽度综合计算以得到每条激光线对应的所述子结构光的质量权重,并根据质量权重对子结构光进行质量评估。具体来说,每条激光线对应一种频率的子结构光,通过比较不同激光线的参数,并根据实际需求设置不同参数的权重,即可对子结构光的质量进行评估,从而判断在当前待测区域P上的每一子结构光是否符合需求。由于多个频率的子结构光之间互相不干扰,因此符合要求的子结构光均可以被选取来构建待测区域P的三维点云数据,而不符合要求的子结构光对应的特征点P1则不用于构建三维点云数据,从而提高三维点云数据构建的精度。[0065] 当待测区域P的表面包括反射性能不同的多个区域时,三维扫描方法还包括:在检测到结构光L对应的待测区域P的表面反射性能发生变化之后,调整扫描图像获取到的结构光L的亮度,并重新获取多张扫描图像,以重新比较并选取质量更好的所述扫描图像。[0066] 具体来说,检测待测区域P的表面反射性能可以通过设置光谱分析模块70来确认,或者由使用者手动确认,本申请对此不做限制。[0067] 在重新比较并选取质量更好的所述扫描图像之后,还包括:重新评估扫描图像中每一子结构光的质量并根据选取的所述扫描图像,选取符合预设要求的子结构光以构建待测区域P表面的三维点云数据。也即,当待测区域P的表面的材质发生变化时,在重新确定结构光L的亮度参数之后,还需要重新评估不同频率的子结构光的质量,从而选择符合质量要求的子结构光。[0068] 本申请实施例提供的三维扫描方法及三维扫描装置100,通过设置结构光L包括多个频率,可以对不同频率的子结构光在不同材质的待测区域P上的性能进行评估,从而选取符合要求的子结构光来构建三维点云数据,有利于提高三维扫描的质量。通过设置图像采集模块30获取记录不同亮度的结构光L的扫描图像,可以对结构光L的亮度参数进行比对,从而适配不同反射性能的待测区域P,有利于提高构建三维点云数据时的精度,进而提高三维扫描的质量。通过对结构光L的亮度和频率的综合比较,可以确保从不同材质的待测区域P的表面上均可以获得良好的扫描图像,从而显著提升三维扫描装置100对多元材料的适应性与精确度。[0069] 本技术领域的普通技术人员应当认识到,以上的实施方式仅是用来说明本申请,而并非用作为对本申请的限定,只要在本申请的实质精神范围之内,对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请要求保护的范围之内。

专利地区:浙江

专利申请日期:2024-07-05

专利公开日期:2024-09-03

专利公告号:CN118424152B


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