[发明专利]一种无线手持3D激光扫描系统

权利要求书

1.一种无线手持3D激光扫描系统，其特征在于：包括手持式3D激光扫描数据采集子系统、便携式3D数据在线处理显示及控制子系统与便携式3D数据服务端存储与分析子系统，所述手持式3D激光扫描数据采集子系统与便携式3D数据在线处理显示及控制子系统相连，二者为一一对应关系，并安装在同一支撑框架内，构成可独立完成3D轮廓扫描的便携式亚系统；便携式3D数据在线处理显示及控制子系统与便携式3D数据服务端存储与分析子系统相连； 

所述的手持式3D激光扫描数据采集子系统包括多目图像数据采集模块和多线激光测量模块，所述的多目图像数据采集模块包含三个摄像头，三个摄像头呈等边三角形放置且相互间构成相同的空间角度；所述的多线激光测量模块包含三个线状激光器，三个线状激光器也呈等边三角形放置，所述线状激光器射出的激光面相互间所成的三个平面空间角度相同； 

所述的便携式3D数据在线处理显示及控制子系统包括第一高速无线网络通信模块、人机接口模块、数据存储模块、电源管理模块和用于实现对数据采集、A/D转换、预处理、在线分析、无线通信、数据存储的管理与控制的嵌入式主控模块，所述第一高速无线网络通信模块、人机接口模块、数据存储模块与电源管理模块均和嵌入式主控模块连接； 

所述的便携式3D数据服务端存储与分析子系统包括3D轮廓数据存储与管理模块、3D轮廓深度后处理模块和第二高速无线网络通信模块，所述的3D轮廓数据存储与管理模块为面向激光3D扫描的主题数据库，实现扫描目标轮廓数据的存储、分类、查询与更新，所述的3D轮廓深度后处理模块采用三维坐标转换与图像压缩插补技术，实现对扫描目标轮廓数据的深度优化、像素补偿、亮度/色度调整后处理，并生成不同规格的三维网格文件；所述的第二高速无线网络通信模 块与第一高速无线网络通信模块通信连接。 

2.如权利要求1所述的无线手持3D激光扫描系统，其特征在于：所述便携式3D数据在线处理显示及控制子系统中，所述的第一高速无线网络通信模块采用实时流媒体传输方法，实现扫描目标3D曲面数据的实时传输与在线更新；所述的人机接口模块为面向激光3D扫描所定制的薄膜晶体管显示屏，支持嵌入式轻型图形用户界面，负责向用户提供友好的可视化信息与服务接口，并提供触摸按键，实现对扫描过程及显示的控制；所述的数据存储模块采用嵌入式海量存储技术实现扫描目标3D轮廓数据的现场级存储；所述的电源管理模块由电源控制器与锂电池组组成。 

3.如权利要求1或2所述的无线手持3D激光扫描系统，其特征在于：所述的手持式3D激光扫描数据采集子系统还包括多背景光源补偿模块，所述的背景光源补偿模块为弧面发光二极管阵列；通过背景光源补偿模块提供合适的可视光照条件，在捕捉到贴有标记点的被测物体表面的时刻，启动多线激光测量模块发射三束线状激光，并同步启动多目图像数据采集模块的三个摄像头采集目标图像。 

4.如权利要求1或2所述的无线手持3D激光扫描系统，其特征在于：所述多目图像数据采集模块中，扫描目标表面的三条激光束进行标识：①采用不同颜色对系统所发射的激光进行区别与标识；②为避免光线混叠，三条激光交替触发、发射，某一时刻只出现一条激光光束；③排布好三条激光的位置，使得每个摄像头检测到的三条激光中有两条是在图像的固定位置而被排除，只检测剩余的那条激光来获得被测物体的空间点云数据； 

采用投影三条不同角度的线状激光到物体表面的方式，每个摄像头检测一条配对激光，从三个不同角度扫描物体表面；三个摄像头分别为摄像头A、B、C，摄像头A为高精度摄像头，用于测量前的预测量，所述的预检测是指在正式扫描 前，用摄像头A来对已贴标记点的被测物体进行摄影测量，在每幅摄影测量的照片视野中放置已知参数的“T”型标准杆，用于计算标记点的空间位置；系统在对所有预测量的标记点进行拼接后便得到一个完整的高精度标记点库；正式扫描时将检测到的标记点拓扑结构与该高精度标记点库进行拟合。 

5.如权利要求1或2所述的无线手持3D激光扫描系统，其特征在于：所述多线激光测量模块中，三束线状激光所发射出的激光平面相互成相同的空间角度，角度的大小应满足其形成互成60°的“三角阵列”型投影的平面正好位于扫描器的景深范围的靠近摄像头的1/3处。