[发明专利]自动获取物体表面完整三维数据的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于三维测量技术领域，尤其涉及一种自动获取物体表面完整三维数据的方法及系统。

背景技术

随着三维成像及测量技术的发展，各种三维传感器，例如基于各种结构光、激光、条纹投影等方法的三维传感器获得了长远发展。但针对各类不同物体，尤其是各类特殊形状物体和不同尺度物体的、全自动、快速、完整的三维成像及测量技术仍需进一步改善与发展。由于物体表面的自身遮挡，以及三维传感器的视场限制，很难获取物体表面的完整三维数据。首先，对单一传感器，需要移动传感器从多个视场采集物体表面的三维数据，并对这些数据进行匹配拼接处理，该方法通常较为耗时，移动传感器也需要较大的工作空间，而且往往需要粘贴标志点或借助机械手来完成匹配。其次，采用多个传感器构成能够覆盖整个被测物体的测量网络，可以保证在不移动物体的情况下，自动的获取物体表面的三维数据，但往往需要较多数量的三维传感器，会带来测量硬件成本的增加，现场操作也较为繁琐、复杂，而且，由于物体通常下面需要支撑，其底面数据获取较为困难。

总之，目前缺少一种可以自动、完整对三维物体进行表面测量的技术。

发明内容

本发明所要解决的第一技术问题在于提供一种自动获取物体表面完整三维数据的方法，可适用于诸多复杂形状物体表面的三维测量。

本发明是这样实现的，一种自动获取物体表面完整三维数据的方法，包括以下步骤：

步骤A，根据待测物体的具体形状，确定出所需的三维传感器的数量以及需要旋转的角度，然后将所需的若干三维传感器沿一个方向顺次排布；

步骤B，将待测物体置于一透明平台上，透明平台位于若干三维传感器的一侧，使待测物体从顶面至底面均处于若干三维传感器的采集范围之内；

步骤C，控制透明平台带动待测物体分别旋转至所需的角度，在每次旋转之后，各个三维传感器采集待测物体在当前角度下的图像；

步骤D，根据已标定的各个三维传感器之间的结构参数，在每一个角度下将各个三维传感器采集的图像匹配到同一坐标系中，然后，再根据已标定的各个旋转角度之间的变换参数，将各个角度匹配之后的图像再次匹配至同一坐标系中，得到待测物体表面完整的三维数据。

进一步地，若干三维传感器沿竖直方向排列。

进一步地，在步骤A和步骤B之间，方法进一步包括下述步骤：

步骤E，将标定参照物置于透明平台上，控制透明平台带动标定参照物分别旋转至所需的角度，在每次旋转之后，各个三维传感器采集标定参照物的图像；

步骤F，根据各个三维传感器在每个旋转角度采集的标定参照物的图像，标定出每个三维传感器的内部参数、各个三维传感器之间的结构参数、以及各个旋转角度之间的变换参数。

进一步地，在D之后，方法还包括下述步骤：

步骤G，检测步骤D匹配得到的待测物体表面完整的三维数据的精度是否符合要求，若否，则进行精匹配。

进一步地，所述步骤D通过如下公式将各个角度匹配之后的图像再次匹配至同一坐标系中：