[发明专利]一种球体扫描仪及三维扫描系统

说明书

本发明涉及一种球体扫描仪及三维扫描系统，球体扫描仪包括镂空的主体、多个靶球、两个相机和扫描器，多个靶球一一对应设置在主体的顶点位置处，靶球的表面设有多个标志反光点，两个相机和扫描器均设置在主体内，且两个相机和扫描器均与主体连接，两个相机的镜头与扫描器的出射端朝向主体的同一侧设置。本发明通过扫描器和相机的配合，实时对目标物体表面进行建模，通过在主体上设置多个靶球，便于跟踪设备在跟踪的过程中能识别到视场范围内不被遮挡的靶球表面设置的标志反光点，并配合扫描器和相机实时对目标物体的表面进行建模，即可实现精确的三维扫描，结构简单，体积小，外表美观，并且工作空间可扩展。

技术领域

本发明涉及光学扫描技术领域，尤其涉及一种球体扫描仪及三维扫描系统。

背景技术

3D激光扫描仪已经能够便捷地解决大部分无须物体表面纹理的高精测量工作，但是其必须在待测物体表面粘贴一定数量、分布均匀的反光标志点用于扫描中的帧拼接，而粘贴反光标志点过程繁琐，需要花费大量时间，加大了扫描测量的工作量，也不适用于不允许在表面粘贴标志点的高精度设备和文物等高价值物品。

现有技术中的白光扫描仪在扫描过程中无需在待测物体表面粘粘标志点用于影像定位定姿，其利用投影的随机编码图案的实现扫描中的帧拼接(影像定姿定位)，且可以完成带纹理的物体表面重建。但由于其算法机制原因，精度无法满足精密量测的需求，其重建结果具有很高的观赏性，但并不是扫描测量的最佳选择。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种球体扫描仪及三维扫描系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种球体扫描仪，包括镂空的多面体状主体、多个靶球、两个相机和扫描器，多个所述靶球一一对应设置在所述主体的顶点位置处，所述靶球的表面设有多个标志反光点，所述两个相机和扫描器均设置在所述主体内，且所述两个相机和扫描器均与所述主体连接，所述两个相机的镜头与所述扫描器的出射端朝向所述主体的同一侧设置。

本发明的有益效果是：本发明通过扫描器和相机的配合，实时对目标物体表面进行建模，通过在主体上设置多个靶球，可以便于外部跟踪设备在跟踪的过程中能识别到视场范围内不被遮挡的靶球表面设置的标志反光点，并配合扫描器和相机实时对目标物体的表面进行建模，即可实现精确的三维扫描，结构简单，体积小，外表美观，并且工作空间可扩展。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述主体为正多面体结构，且所述多个靶球均匀对称分布在所述主体的顶点位置处。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述靶球均匀对称地设置在所述主体上，可以保证在较小的角度范围内各个方向均不收遮挡的基础上，缩小整个球体扫描仪的体积，并且外表美观，结构简单紧凑，方便在测量的过程中移动，提高测量效率。

进一步：所述靶球为正多面体状，且所述标志反光点均匀对称设置在所述靶球的表面。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置正多面体的靶球，可以使得外部跟踪设备在每个靶球的各个方向上都能够识别至少一个标志反光点，这样外部跟踪设备能够提取和识别到靶球上的至少一个标志反光点，从而可以实现目标物体的三维模型构建。

进一步：所述主体由多根横梁连接而成，且所述两个相机和扫描器均设置在位于所述主体下部的所述横梁上。

上述进一步方案的有益效果是：通过多根横梁组成的主体结构简单，重量较轻，留有足够的空隙且不会遮挡所述相机和扫描器的视线，便于所述扫描器能比较方便的对目标物体进行扫描，也便于相机对目标物体表面进行识别，并且所述主体还可以对所述相机和扫描器进行有效的保护，避免外力损坏。