一種三維全景掃描裝置及三維模型生成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三維全景掃描裝置，包括樣品臺(tái)、橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿、縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿和圖像捕獲裝置；基于本發(fā)明設(shè)計(jì)技術(shù)方案進(jìn)行配置，縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心的旋轉(zhuǎn)軌跡、在橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端旋轉(zhuǎn)過程下形成的軌跡面與樣品臺(tái)所在面構(gòu)成封閉區(qū)域，圖像捕獲裝置設(shè)置在縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，能夠方便快捷地全面實(shí)現(xiàn)多角度二維圖像獲取。與此相應(yīng)，本發(fā)明還涉及基于三維全景掃描裝置的三維模型生成方法，采用相對(duì)清晰簡(jiǎn)明的步驟方法，即可快速實(shí)現(xiàn)被掃描物體稀疏型三維模型的獲取，且步驟方法簡(jiǎn)明易于控制。
【專利說明】一種三維全景掃描裝置及三維模型生成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維全景掃描裝置及三維模型生成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的三維重構(gòu)掃描技術(shù)包括激光和結(jié)構(gòu)光等，如基于結(jié)構(gòu)光的三維掃描儀的優(yōu)點(diǎn)是速度快、精度高，與激光三維掃描儀相比，結(jié)構(gòu)光單次測(cè)量范圍大，景深大。但此類設(shè)備一般需要有兩個(gè)相機(jī)和一個(gè)投影儀組合而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本比較高，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜也使得此類掃描儀的設(shè)置相對(duì)比較復(fù)雜，比如調(diào)整掃描視野和分辨率不是很靈活等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)靈活多變，能夠全面實(shí)現(xiàn)多角度二維圖像獲取的三維全景掃描裝置。
[0004]與此相應(yīng)，針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于本發(fā)明設(shè)計(jì)的三維全景掃描裝置獲取的多角度二維圖像，能夠方便快捷地獲取三維模型的三維模型生成方法。
[0005]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種三維全景掃描裝置，包括樣品臺(tái)、橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿、縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿和圖像捕獲裝置，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端與樣品臺(tái)的底面中心位置活動(dòng)連接，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端以樣品臺(tái)的底面中心位置為旋轉(zhuǎn)中心做360°旋轉(zhuǎn)，且橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端的360β旋轉(zhuǎn)軌跡所在面與樣品臺(tái)所在面相平行，所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端與另一端間的距離大于樣品臺(tái)的底面中心位置與樣品臺(tái)任意邊緣間的距離；縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端活動(dòng)連接，縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心旋轉(zhuǎn)，且縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心的旋轉(zhuǎn)軌跡、在橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端旋轉(zhuǎn)360°過程下形成的軌跡面與樣品臺(tái)所在面構(gòu)成封閉區(qū)域，且樣品臺(tái)的上表面位于該封閉區(qū)域內(nèi)；圖像捕獲裝置設(shè)置在縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端，且圖像捕獲裝置的圖像捕獲端指向樣品臺(tái)。
[0006]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:與所述樣品臺(tái)所在面相垂直，且與所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端旋轉(zhuǎn)36Τ圓的邊緣相切的面作為旋轉(zhuǎn)參考面，所述縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿為L(zhǎng)形桿，L形桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心旋轉(zhuǎn)，且L形桿所在面與經(jīng)過橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端的旋轉(zhuǎn)參考面相垂直。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:還包括第一電機(jī)和第二電機(jī)，其中，所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端通過第一電機(jī)與所述樣品臺(tái)的底面中心位置活動(dòng)連接，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端通過第一電機(jī)以樣品臺(tái)的底面中心位置為旋轉(zhuǎn)中心做36Τ旋轉(zhuǎn)；縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端通過第二電機(jī)與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端活動(dòng)連接，縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿通過第二電機(jī)以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心旋轉(zhuǎn)。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)均為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:還包括分別設(shè)置在所述第一電機(jī)上、第二電機(jī)上的第一位置傳感器、第二位置傳感器。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述圖像捕獲裝置為具有變焦鏡頭的相機(jī)。
[0011 ] 本發(fā)明所述一種三維全景掃描裝置采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明設(shè)計(jì)的三維全景掃描裝置，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，相對(duì)于現(xiàn)有基于結(jié)構(gòu)光的三維掃描儀相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)是一種具有靈活結(jié)構(gòu)的專用三維掃描裝置，能夠方便快捷地全面實(shí)現(xiàn)多角度二維圖像獲取，且整個(gè)裝置操作簡(jiǎn)單，便于維護(hù)；
(2)本發(fā)明設(shè)計(jì)的三維全景掃描裝置中，針對(duì)縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿設(shè)計(jì)為L(zhǎng)形桿，并且與所述樣品臺(tái)所在面相垂直，且與所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端旋轉(zhuǎn)36T圓的邊緣相切的面作為旋轉(zhuǎn)參考面，設(shè)計(jì)L形桿所在面與經(jīng)過橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端的旋轉(zhuǎn)參考面相垂直，使得所述圖像捕獲裝置的圖像捕獲區(qū)域更加規(guī)整，便于后期數(shù)據(jù)計(jì)算；
(3)本發(fā)明設(shè)計(jì)的三維全景掃描裝置中，設(shè)計(jì)第一電機(jī)、第二電機(jī)分別用于橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)和縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，方便快捷，且移動(dòng)速度快速，并且設(shè)計(jì)的第一位置傳感器、第二位置傳感器使得圖像捕獲裝置的位置精確可控，大大提高本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的工作效率；
(4)本發(fā)明設(shè)計(jì)的三維全景掃描裝置中，設(shè)計(jì)所述圖像捕獲裝置為具有變焦鏡頭的相機(jī)，可以根據(jù)被掃描物體的大小，預(yù)先自由調(diào)節(jié)設(shè)置相機(jī)的焦段和焦距，自由實(shí)現(xiàn)高低分辨率的三維全景掃描。
[0012]與此相應(yīng)，本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的三維模型生成方法，包括如下步驟:
步驟001.將被掃描物體放置在所述樣品臺(tái)的上表面上，通過所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端以所述樣品臺(tái)底面中心位置為旋轉(zhuǎn)中心做的360β旋轉(zhuǎn)，以及縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心的旋轉(zhuǎn)，由所述圖像捕獲裝置獲取被掃描物體各個(gè)角度的二維圖像，且相鄰二維圖像之間具有重疊區(qū)域；
步驟002.針對(duì)被掃描物體各角度的二維圖像，分別對(duì)相鄰二維圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行特征點(diǎn)匹配；
步驟003.根據(jù)圖像捕獲裝置獲取被掃描物體各個(gè)角度二維圖像時(shí)的位置，通過從運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)技術(shù)獲得步驟002中相鄰二維圖像重疊區(qū)域內(nèi)各個(gè)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)；
步驟004.根據(jù)相鄰二維圖像重疊區(qū)域內(nèi)各個(gè)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲得被掃描物體稀疏型三維模型。
[0013]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:述步驟002中還包括如下步驟:
針對(duì)所述相鄰二維圖像重疊區(qū)域特征點(diǎn)匹配過程中的誤匹配特征點(diǎn)，通過對(duì)極幾何約束方法進(jìn)行清除。
[0014]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述步驟004之后，還包括步驟005如下:
步驟005.針對(duì)所述被掃描物體稀疏型三維模型，利用基于多視角的立體映射技術(shù)獲得被掃描物體密集型三維模型。
[0015]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述步驟005之后，還包括步驟006如下: 步驟006.將所述各幅二維圖像對(duì)應(yīng)映射到所述被掃描物體密集型三維模型上，獲得表面具有紋理圖像的被掃描物體三維模型。
[0016]本發(fā)明所述一種基于本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的三維模型生成方法采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明設(shè)計(jì)基于本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的三維模型生成方法，基于方便快捷獲取被掃描物體各個(gè)角度的二維圖像基礎(chǔ)上，采用相對(duì)清晰簡(jiǎn)明的步驟方法，即可快速實(shí)現(xiàn)被掃描物體稀疏型三維模型的獲取，且步驟方法簡(jiǎn)明易于控制；
(2)本發(fā)明設(shè)計(jì)基于本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的三維模型生成方法中，針對(duì)所述相鄰二維圖像重疊區(qū)域特征點(diǎn)匹配過程中的誤匹配特征點(diǎn)，設(shè)計(jì)了行之有效的清除方法，能夠有效保證最終結(jié)果的準(zhǔn)確性；
(3)本發(fā)明設(shè)計(jì)基于本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的三維模型生成方法中，針對(duì)所述被掃描物體稀疏型三維模型，設(shè)計(jì)步驟能夠方便快捷獲得被掃描物體密集型三維模型，并且采用映射方法步驟，能夠方便快捷地獲得表面具有紋理圖像的被掃描物體三維模型，方法步驟效果明顯，且易于掌控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0018]其中，1.縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿，2.橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿，3.圖像捕獲裝置，4.第二電機(jī)，5.樣品臺(tái),6.第一電機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]如圖1和圖2所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種三維全景掃描裝置，包括樣品臺(tái)、橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿、縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿和圖像捕獲裝置，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端與樣品臺(tái)的底面中心位置活動(dòng)連接，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端以樣品臺(tái)的底面中心位置為旋轉(zhuǎn)中心做360°旋轉(zhuǎn)，且橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端的36T旋轉(zhuǎn)軌跡所在面與樣品臺(tái)所在面相平行，所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端與另一端間的距離大于樣品臺(tái)的底面中心位置與樣品臺(tái)任意邊緣間的距離；縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端活動(dòng)連接，縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心旋轉(zhuǎn)，且縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心的旋轉(zhuǎn)軌跡、在橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端旋轉(zhuǎn)360°過程下形成的軌跡面與樣品臺(tái)所在面構(gòu)成封閉區(qū)域，且樣品臺(tái)的上表面位于該封閉區(qū)域內(nèi)；圖像捕獲裝置設(shè)置在縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端，且圖像捕獲裝置的圖像捕獲端指向樣品臺(tái)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的三維全景掃描裝置，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，相對(duì)于現(xiàn)有基于結(jié)構(gòu)光的三維掃描儀相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)是一種具有靈活結(jié)構(gòu)的專用三維掃描裝置，能夠方便快捷地全面實(shí)現(xiàn)多角度二維圖像獲取，且整個(gè)裝置操作簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。
[0021]針對(duì)以上設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置技術(shù)方案基礎(chǔ)之上，與所述樣品臺(tái)所在面相垂直，且與所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端旋轉(zhuǎn)360β圓的邊緣相切的面作為旋轉(zhuǎn)參考面，所述縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿為L(zhǎng)形桿，L形桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心旋轉(zhuǎn)，且L形桿所在面與經(jīng)過橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端的旋轉(zhuǎn)參考面相垂直，針對(duì)縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿設(shè)計(jì)為L(zhǎng)形桿，并且與所述樣品臺(tái)所在面相垂直，且與所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端旋轉(zhuǎn)360°圓的邊緣相切的面作為旋轉(zhuǎn)參考面，設(shè)計(jì)L形桿所在面與經(jīng)過橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端的旋轉(zhuǎn)參考面相垂直，使得所述圖像捕獲裝置的圖像捕獲區(qū)域更加規(guī)整，便于后期數(shù)據(jù)計(jì)；并且本技術(shù)方案基礎(chǔ)之上，還包括第一電機(jī)和第二電機(jī)，其中，所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端通過第一電機(jī)與所述樣品臺(tái)的底面中心位置活動(dòng)連接，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端通過第一電機(jī)以樣品臺(tái)的底面中心位置為旋轉(zhuǎn)中心做360"旋轉(zhuǎn)；縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端通過第二電機(jī)與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端活動(dòng)連接，縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿通過第二電機(jī)以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)第一電機(jī)、第二電機(jī)分別用于橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)和縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，方便快捷，且移動(dòng)速度快速，大大提高本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的工作效率；其中，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)均為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)；不僅如此，本發(fā)明設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的技術(shù)方案中，還包括分別設(shè)置在所述第一電機(jī)上、第二電機(jī)上的第一位置傳感器、第二位置傳感器，使得圖像捕獲裝置的位置精確可控，其中，第一位置傳感器和第二位置傳感器可以采用“拉繩位移傳感器”或“光柵位移傳感器”;所述圖像捕獲裝置為具有變焦鏡頭的相機(jī)，可以根據(jù)被掃描物體的大小，預(yù)先自由調(diào)節(jié)設(shè)置相機(jī)的焦段和焦距，自由實(shí)現(xiàn)高低分辨率的三維全景掃描。
[0022]基于以上設(shè)計(jì)三維全景掃描裝置的基礎(chǔ)之上，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了基于該裝置的三維模型生成方法，包括如下步驟:
步驟001.將被掃描物體放置在所述樣品臺(tái)的上表面上，通過所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端以所述樣品臺(tái)底面中心位置為旋轉(zhuǎn)中心做的3?旋轉(zhuǎn)，以及縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心的旋轉(zhuǎn)，由所述圖像捕獲裝置獲取被掃描物體各個(gè)角度的二維圖像，且相鄰二維圖像之間具有重疊區(qū)域；
步驟002.針對(duì)被掃描物體各角度的二維圖像，分別對(duì)相鄰二維圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，其中，針對(duì)所述相鄰二維圖像重疊區(qū)域特征點(diǎn)匹配過程中的誤匹配特征點(diǎn)，通過對(duì)極幾何約束方法進(jìn)行清除；
步驟003.根據(jù)圖像捕獲裝置獲取被掃描物體各個(gè)角度二維圖像時(shí)的位置，通過從運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)技術(shù)獲得步驟002中相鄰二維圖像重疊區(qū)域內(nèi)各個(gè)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)；
步驟004.根據(jù)相鄰二維圖像重疊區(qū)域內(nèi)各個(gè)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲得被掃描物體稀疏型三維模型。
[0023]步驟005.針對(duì)所述被掃描物體稀疏型三維模型，利用基于多視角的立體映射技術(shù)獲得被掃描物體密集型三維模型。
[0024]步驟006.將所述各幅二維圖像對(duì)應(yīng)映射到所述被掃描物體密集型三維模型上，獲得表面具有紋理圖像的被掃描物體三維模型。
[0025]以上設(shè)計(jì)的基于該三維全景掃描裝置的三維模型生成方法，基于方便快捷獲取被掃描物體各個(gè)角度的二維圖像基礎(chǔ)上，采用相對(duì)清晰簡(jiǎn)明的步驟方法，即可快速實(shí)現(xiàn)被掃描物體稀疏型三維模型的獲取，且步驟方法簡(jiǎn)明易于控制；其中，針對(duì)所述相鄰二維圖像重疊區(qū)域特征點(diǎn)匹配過程中的誤匹配特征點(diǎn)，設(shè)計(jì)了行之有效的清除方法，能夠有效保證最終結(jié)果的準(zhǔn)確性；并且針對(duì)所述被掃描物體稀疏型三維模型，設(shè)計(jì)步驟能夠方便快捷獲得被掃描物體密集型三維模型，并且采用映射方法步驟，能夠方便快捷地獲得表面具有紋理圖像的被掃描物體三維模型，方法步驟效果明顯，且易于掌控。
[0026]基于以上技術(shù)方案，本發(fā)明設(shè)計(jì)的三維全景掃描裝置及三維模型生成方法，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的移動(dòng)平臺(tái)上的一個(gè)相機(jī)對(duì)被掃描物體從不同角度進(jìn)行拍攝。通過各幅相鄰二維圖像重疊區(qū)域特征點(diǎn)的匹配計(jì)算及拼接，最終獲得具有紋理圖像的被掃描物體三維模型。整個(gè)裝置工作過程中，保證橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿和縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)相機(jī)的移動(dòng)，而被掃描物體保持靜止。這樣能盡可能保持被掃描物體的光照不改變，從而確保相鄰二維圖像間匹配的可靠性及穩(wěn)定性，不會(huì)因?yàn)楣庹盏淖兓艿奖容^大的影響。這種方式也可以保證此裝置可以獲取不同光照條件下的紋理圖片信息。相鄰二維圖像拍攝的相對(duì)位置信息也可用來減少誤匹配的情況。另外，與其它傳統(tǒng)的三維掃描儀相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)的三維全景掃描裝置可以根據(jù)被掃描物體大小，自由調(diào)整相機(jī)視野從而充分利用相機(jī)的分辨率。
[0027]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種三維全景掃描裝置，其特征在于:包括樣品臺(tái)、橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿、縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿和圖像捕獲裝置，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端與樣品臺(tái)的底面中心位置活動(dòng)連接，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端以樣品臺(tái)的底面中心位置為旋轉(zhuǎn)中心做3_e旋轉(zhuǎn)，且橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端的36T旋轉(zhuǎn)軌跡所在面與樣品臺(tái)所在面相平行，所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端與另一端間的距離大于樣品臺(tái)的底面中心位置與樣品臺(tái)任意邊緣間的距離；縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端活動(dòng)連接，縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心旋轉(zhuǎn)，且縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心的旋轉(zhuǎn)軌跡、在橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端旋轉(zhuǎn)360°過程下形成的軌跡面與樣品臺(tái)所在面構(gòu)成封閉區(qū)域，且樣品臺(tái)的上表面位于該封閉區(qū)域內(nèi)；圖像捕獲裝置設(shè)置在縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端，且圖像捕獲裝置的圖像捕獲端指向樣品臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三維全景掃描裝置，其特征在于:與所述樣品臺(tái)所在面相垂直，且與所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端旋轉(zhuǎn)360°圓的邊緣相切的面作為旋轉(zhuǎn)參考面，所述縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿為L(zhǎng)形桿，L形桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心旋轉(zhuǎn)，且L形桿所在面與經(jīng)過橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端的旋轉(zhuǎn)參考面相垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種三維全景掃描裝置，其特征在于:還包括第一電機(jī)和第二電機(jī)，其中，所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端通過第一電機(jī)與所述樣品臺(tái)的底面中心位置活動(dòng)連接，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端通過第一電機(jī)以樣品臺(tái)的底面中心位置為旋轉(zhuǎn)中心做36T旋轉(zhuǎn)；縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端通過第二電機(jī)與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端活動(dòng)連接，縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿通過第二電機(jī)以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種三維全景掃描裝置，其特征在于:所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)均為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求 3或4所述一種三維全景掃描裝置，其特征在于:還包括分別設(shè)置在所述第一電機(jī)上、第二電機(jī)上的第一位置傳感器、第二位置傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三維全景掃描裝置，其特征在于:所述圖像捕獲裝置為具有變焦鏡頭的相機(jī)。
7.一種基于權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述三維全景掃描裝置的三維模型生成方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟001.將被掃描物體放置在所述樣品臺(tái)的上表面上，通過所述橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿另一端以所述樣品臺(tái)底面中心位置為旋轉(zhuǎn)中心做的36T旋轉(zhuǎn)，以及縱向轉(zhuǎn)動(dòng)桿以其與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)桿的活動(dòng)連接位置為軸心的旋轉(zhuǎn)，由所述圖像捕獲裝置獲取被掃描物體各個(gè)角度的二維圖像，且相鄰二維圖像之間具有重疊區(qū)域； 步驟002.針對(duì)被掃描物體各角度的二維圖像，分別對(duì)相鄰二維圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行特征點(diǎn)匹配； 步驟003.根據(jù)圖像捕獲裝置獲取被掃描物體各個(gè)角度二維圖像時(shí)的位置，通過從運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)技術(shù)獲得步驟002中相鄰二維圖像重疊區(qū)域內(nèi)各個(gè)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)； 步驟004.根據(jù)相鄰二維圖像重疊區(qū)域內(nèi)各個(gè)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲得被掃描物體稀疏型三維模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種基于所述三維全景掃描裝置的三維模型生成方法，其特征在于，述步驟002中還包括如下步驟: 針對(duì)所述相鄰二維圖像重疊區(qū)域特征點(diǎn)匹配過程中的誤匹配特征點(diǎn)，通過對(duì)極幾何約束方法進(jìn)行清除。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述一種基于所述三維全景掃描裝置的三維模型生成方法，其特征在于，所述步驟004之后，還包括步驟005如下: 步驟005.針對(duì)所述被掃描物體稀疏型三維模型，利用基于多視角的立體映射技術(shù)獲得被掃描物體密集型三維模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種基于所述三維全景掃描裝置的三維模型生成方法，其特征在于，所述步驟005之后，還包括步驟006如下: 步驟006.將所述各幅二維圖像對(duì)應(yīng)映射到所述被掃描物體密集型三維模型上，獲得表面具有紋理圖 像的被掃描物體三維模型。
【文檔編號(hào)】H04N5/225GK104079810SQ201410336993
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】陳維龍 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江中維信息技術(shù)有限公司