[发明专利]一种基于移动终端的3D扫描系统

权利要求书

1.一种基于移动终端的3D扫描系统，其特征在于，所述系统包括扫描仪和移动终端，所述扫描仪包括用于发射激光的激光器，以及用于承载扫描物体并旋转的转台；

所述移动终端包括用于采集扫描物体图像的摄像头，以及用于控制激光器及转台启闭，对摄像头采集的扫描物体图像处理并生成3D点云的处理单元；

所述处理单元包括：

扫描启闭模块，用于启闭激光器及转台；

标定模块，用于标定摄像头的内部参数、转台坐标系与摄像头坐标系的位置关系，以及激光平面在摄像头坐标系下的平面方程；

闭环检测模块，用于通过扫描启闭模块开启激光，若完成一圈扫描，记录光条图像的帧数n；

模型扫描模块，用于提取所述光条图像的2D图像坐标，并根据所述标定模块将所述2D图像坐标转换成转台坐标系下的3D图像坐标，并生成3D点云；

所述标定模块包括：

摄像头内参标定模块，用于获取并标定摄像头的内部参数，包括焦距、中心坐标及畸变参数；

转台标定模块，用于获取并标定转台坐标系和摄像头坐标系的外部参数，包括旋转参数及平移参数；

激光平面标定模块，用于获取并标定激光平面在摄像头坐标系下的平面参数，包括激光平面的法向量和摄像头坐标系原点到激光平面的距离；

所述闭环检测模块包括：

光条图像获取模块，用于记录激光的光条图像，并提取所述光条图像的第一帧图像，经过预设时间或预设帧数后，计算当前帧图像的匹配系数，并判断当前帧图像的匹配系数是否大于匹配系数阈值，是则将所述当前帧图像的匹配系数加入匹配集中；

图像匹配模块，用于在所述匹配集中筛选最大匹配系数，若所述最大匹配系数连续N次处于极大值时匹配成功，完成一圈扫描，并记录光条图像的帧数n。

2.如权利要求1所述的3D扫描系统，其特征在于，所述模型扫描模块包括：

去畸变模块，用于提取所述光条图像的2D图像坐标，对所述2D图像坐标进行归一化及去畸变处理；

交点求解模块，用于求解摄像头射线与激光平面的交点；

坐标转换模块，用于利用所述旋转参数及平移参数将所述交点进行旋转和平移变化，转化为转台坐标系下的3D图像坐标，生成3D点云。

3.如权利要求2所述的3D扫描系统，其特征在于，所述处理单元还包括：

纹理提取模块，用于通过扫描启闭模块关闭激光，进入第二圈扫描，获取颜色图像，根据所述2D图像坐标提取颜色图像中对应坐标的颜色，根据所述2D图像坐标的排列，生成对应的2D纹理图。

4.如权利要求3所述的3D扫描系统，其特征在于，所述纹理提取模块包括：

颜色序列写入模块一，用于获取光条图像第i帧图像的坐标序列，按y坐标从小到大排列，根据所述光条图像第i帧图像的坐标序列提取颜色图像第i帧图像的颜色序列，将所述颜色序列写入到2D纹理的第i列，其中，1≤i≤n；

纹理生成模块一，用于判断i是否等于n，若否则执行i++，并返回执行颜色序列写入模块一；若是则完成2D纹理图的生成。

5.如权利要求3所述的3D扫描系统，其特征在于，所述纹理提取模块包括：

扫描调整模块，用于计算激光平面与摄像头中心平面之间的图像帧数之差M，判断转台是否从激光平面转向摄像头中心平面，若是则第二圈扫描结束时，将前M帧颜色图像插入到颜色图像的队尾；若否则第二圈扫描结束时，将最后M帧颜色图像插入到颜色图像的队首；

颜色序列写入模块二，用于获取光条图像第i帧图像的坐标序列，按y坐标从小到大排列，根据所述光条图像第i帧图像的坐标序列提取颜色图像第i帧图像的颜色序列，将所述颜色序列写入到2D纹理的第i列，其中，1≤i≤n；

纹理生成模块二，用于判断i是否等于n，若否则执行i++，并返回执行颜色序列写入模块二；若是则完成2D纹理图的生成。

6.如权利要求3所述的3D扫描系统，其特征在于，所述处理单元还包括：

3D模型生成模块，用于对所述3D点云三角化，并将所述3D点云的顶点与所述2D纹理图一一映射，生成3D模型。

7.如权利要求1所述的3D扫描系统，其特征在于，所述扫描系统还包括OTG设备，用于连接移动终端与扫描仪，通过移动终端为扫描仪供电。