[实用新型]全场景扫描装置及三维扫描建模系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及扫描建模领域，尤其涉及一种全场景扫描装置及三维扫描建模系统。

背景技术

现有技术中，深度相机可以实现场景中物体的三维模型重建，但建立室内场景的三维模型与建立单个物体的三维模型不同，在深度相机的视野范围内，必须沿着某一复杂轨迹的很多视角进行扫描，才能为一个大的室内场景重建三维模型。现有典型的室内场景扫描与建模通常采用多深度相机固定摆放在场景周围不同方位，从不同角度同时捕获场景，来进行场景三维建模，成本高，设备体积大，携带不方便；考虑到单一深度相机的视野局限，也可以手持一个深度相机移动扫描来获取室内场景的多个视角，进而重建场景三维模型，虽然降低了设备成本，方便了携带，但需要操作员手持深度摄像机在室内场景中移动，精细化的场景扫描是一个枯燥无聊的活，特别是对于大尺度、包含很多物体的室内场景，费时费力，由于人体的移动，导致扫描后的数据质量得不到保证。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种能够实现全场景扫描的全场景扫描装置及三维扫描建模系统，以解决现有的自动扫描系统成本高、体积大，人工扫描效率低、精度差的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型的实施例一方面提供一种全场景扫描装置，包括扫描机构、第一转动机构、旋转支架和第二转动机构；旋转支架与第一转动机构连接，可在第一转动机构驱动下绕第一轴线旋转；第二转动机构安装在旋转支架上，并与扫描机构相连接，驱动扫描机构绕第二轴线旋转；第二轴线与第一轴线成预定的夹角。

优选地，第二转动机构安装在旋转支架的第一端，扫描机构相比较第二转动机构更接近第一轴线。

优选地，扫描机构包括Kinect传感器、激光雷达或深度传感器。

优选地，第二轴线与第一轴线垂直。

本实用新型实施例另一方面提供一种三维扫描建模系统，包括前述的全场景扫描装置，该系统中还包括数据采集单元、转动控制单元、二维平面图生成单元、配准与融合单元、信号输出单元、显示单元；数据采集单元与扫描机构的输出端连接，采集扫描机构输出的图像数据；转动控制单元与第一转动机构和第二转动机构分别连接，控制第一转动机构和第二转动机构转动；二维平面图生成单元根据由图像数据得到的三维点云生成二维平面图；配准与融合单元对三维点云和二维平面图进行配准和融合，进而得到三维模型；信号输出单元与显示单元连接，用于将得到的三维模型输出到显示单元进行显示；显示单元，显示得到的三维模型。

优选地，在显示单元上还显示三维点云和二维平面图，配准与融合单元根据显示单元显示的三维点云和二维平面图，调整三维点云和二维平面图的相对位置，得到一级配准数据。

优选地，配准与融合单元还包括二级配准和融合单元，二级配准和融合单元对一级配准数据进行匹配和融合运算，得到三维模型。

优选地，图像数据包括深度图数据，三维扫描建模系统还包括三维点云生成单元，三维点云生成单元根据深度图数据生成三维点云。

优选地，图像数据包括三维点云。

优选地，系统还包括渲染单元，图像数据还包括彩色图数据，渲染单元根据彩色图数据对三维模型进行渲染。

本实用新型实施例提供的全场景扫描装置，能够自动实现全场景的扫描，可以控制扫描的速度，方向，大幅提升了扫描的效率和质量，无需操作人员手持扫描设备人工扫描，降低了人力成本，保证了扫描建模的速度和精度，并且只用一台扫描机构即可实现全场景的扫描，体积小巧，便于携带。

本实用新型实施例提供的三维扫描建模系统，通过全场景扫描装置扫描获取图像数据，并将图像数据转化为三维点云，以及将三维点云转化为二维平面图，并将三维点云和二维平面图先进行粗配准，然后利用ICP算法进行精配准和融合，进而得到三维模型。本实用新型实施例的三维扫描建模系统，成本低，扫描速度快、精度高，能够实现快速和精确地建模。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的全场景扫描装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的三维扫描建模系统一种实施方式的组成示意图；

图3为本实用新型实施例二的三维扫描建模系统另一种实施方式的组成示意图；

图4为本实用新型实施例二的三维扫描建模系统的扫描建模的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施方式的全场景扫描装置和三维扫描建模系统进行详细的说明

实施例一

图1是实施例一的全场景扫描装置的结构示意图。