[发明专利]基于激光扫描的全景三维重建系统及方法

权利要求书

1.一种基于激光扫描的全景三维重建系统，其特征在于，包括：控制转台、相机、激光发射器、数据处理装置和支架；

所述控制转台、相机、激光发射器分别与所述数据处理装置连接；所述相机、激光发射器安装于所述支架的不同位置上；

所述控制转台能够按照预设角度进行多次转动，实现360°圆周旋转；

所述相机用于在控制转台每次按照预设角度转动后获取所述激光发射器发射的激光照射在待重建物体表面时的图像，并将多张图像发送至所述数据处理装置；

所述数据处理装置用于：接收所述多张图像，并获取所述多张图像中的激光线上所有点在其相机坐标系下的三维坐标，以控制转台处于0度时的相机坐标系为固定坐标系，根据已构建的坐标转换模型将获取的所述多张图像中的激光线上所有点的三维坐标转换至固定坐标系下，获得所述多张图像中的激光线上所有点在固定坐标系下的坐标，根据坐标转换处理结果对待重建物体进行三维重建；所述支架包括竖直支架、第一水平支架和第二水平支架；

所述竖直支架垂直安装于控制转台中心，第一水平支架与第二水平支架成十字相交安装，第一水平支架一端垂直固定于所述竖直支架上，所述相机安装于所述第一水平支架的另一端；所述第二水平支架垂直于所述第一水平支架，所述激光发射器安装于所述第二水平支架远离所述数据处理装置的一端上。

2.如权利要求1所述的基于激光扫描的全景三维重建系统，其特征在于，所述控制转台包括串口通信接口，所述相机包括串口通信接口。

3.如权利要求1所述的基于激光扫描的全景三维重建系统，其特征在于，所述数据处理装置还用于在所述相机和所述激光发射器打开后，对所述相机和所述激光发射器之间的距离进行可视化调整，以使激光条纹处于相机拍摄视场内。

4.如权利要求1所述的基于激光扫描的全景三维重建系统，其特征在于，所述数据处理装置还用于在所述相机和所述激光发射器打开后，对所述第一水平支架和第二水平支架的安装高度进行可视化调整，以使相机能拍摄到待重建物体。

5.如权利要求1所述的基于激光扫描的全景三维重建系统，其特征在于，所述数据处理装置还用于：预设控制转台旋转的角度，控制所述控制转台按照所述预设角度进行多次转动。

6.如权利要求1所述的基于激光扫描的全景三维重建系统，其特征在于，所述数据处理装置还用于：

接收相机获取的N张无激光标定板图和3张带激光线的标定板图，其中N大于10，前N-1张无激光标定板图为标定板处于不同位置时获取的，第N张无激光标定板图为在获取第N-1张标定板图片后不移动标定板，控制转台按照预设角度旋转一次后获取的；3张带激光线的标定板图分别为在获取第N-2张、第N-1张和第N张无激光标定板图时获取的；

根据N张无激光标定板图对相机进行标定，获取相机内参矩阵和N个相机到标定板的外参矩阵；

提取3张带激光标定板图中激光线上的所有点在图像坐标系下的坐标，根据相机内参矩阵和第N-2个、第N-1个和第N个相机到标定板的外参矩阵，确定3张带激光标定板图中所有的激光点在相机坐标系下的三维坐标；

根据3张带激光标定板图中所有的激光点的三维坐标，对3张带激光标定板图中所有的激光点进行最小二乘法拟合，获得激光平面方程：

所述激光平面方程为：

ax_c+by_c+cz_c+d＝0；

其中，(x_c，y_c，z_c)为相机坐标系坐标，a、b、c、d为拟合常数。