[发明专利]三维扫描自动参考系统和设备

权利要求书

1.一种三维扫描系统，所述系统包括：

手持传感设备，此设备包括至少一个激光图案投影器集，至少两个物体和光线探测器，所述传感设备通过每个光线探测器提供图像；

图像处理器，此处理器被构造用以获得至少一个从在物体表面上的所述投影图案反射而得的2D表面点集和至少两个从所述目标位置特征的观测值得到的2D位置特征集；

3D表面点计算器，用于把所述2D表面点集转换为与传感器坐标系统相关的3D表面点集；

3D位置特征计算器，用于把所述2D位置特征集转换为与传感器坐标系统相关的已计算3D位置特征集；

3D参考位置特征模型构建器，用于计算，更新和累积已观测的3d位置特征的图像；以及

位置特征匹配器，用于把3D位置特征集和2D位置特征集与已观测位置特征的累积图像相匹配，并计算当前传感设备与所述累积的位置特征图像之间的空间关系；

3D位置特征转换器，用于把所述3D位置特征集转换为关于全球坐标系的已计算3D位置特征集；

3D表面点转换器，用于把所述3D表面点集转换到与3D位置特征图像相关的全球坐标系中。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括一种用于交换数据的无线通信装置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括一个用于可视化从已收集的3D表面点测量值子集中计算出的已更新的表面图像的显示装置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括一个用于可视化位置特征集的已更新模型图像的显示装置。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面投影器和所述光线探测器对组成三角形结构。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述投影器图案是校直的十字准线，以便每个激光平面与由投影图案和光线探测器构成的一对极线平面基本对齐。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感设备子集包括用于照亮并便于探测在场景中的逆反射目标参考点的光源。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，目标位置特征利用外部固定投影器组被投影到场景上。

9.一种嵌入手持传感设备中的装置，包括：

至少一个激光图案投影器集，

至少两个物体和光线探测器集，以及

光线探测器子集，所述光线探测器子集具有用于照亮并便于探测逆反射目标在场景中的参考点的光源的子集。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：与计算机的连接，所述连接用于为计算机提供至少一个来自于在物体表面上的投影图案的反射的2D表面点集和至少一个来自于目标位置特征观测值的2D位置特征集，以便在累积描述表面几何形状的3D表面点时同时建立和匹配进行位置特征的3D图像。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，包括用于数据交换的无线通信装置。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，包括用于可视化从已收集的3D表面点测量值子集中计算出的已更新的表面图像的显示装置。

13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，包括用于可视化位置特征集的已更新模型图像的显示装置。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述图案投影器和所述光线探测器对组成三角形结构。

15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述投影器图案是校直的十字准线，以便每个激光平面与由投影图案和光线探测器构成的一对极线平面对齐。

16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：至少部分位于装置内的电子芯片处理器，所述电子芯片处理器执行如下功能的一个子集：图像处理器、3D表面点计算器、3D位置特征计算器、位置特征匹配器、3D位置特征转换器、3D位置特征模型构建器、3D表面点转换器。