[发明专利]一种扫描方法及系统

权利要求书

1.一种扫描方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：采用深度相机扫描待测物的所有区域获得所述待测物的全局模型；

S2：追踪所述深度相机的位置姿态，采用结构光扫描所述待测物的局部区域，获得局部模型；

S3：将所述局部模型融合到所述全局模型中得到所述待测物的三维重建模型。

2.如权利要求1所述的扫描方法，其特征在于，采用深度相机扫描待测物的所有区域获得所述待测物的全局模型包括如下步骤：

S11：采用所述深度相机采集所述待测物的单帧的、对应的深度图像和彩色图像，所述彩色图像包括所述被测物和所述被测物周围的编码标志点的图像；

S12：对所述深度图像和所述彩色图像进行预处理得到稀疏的编码标志点特征和所述被测物的密集的几何信息、光度信息；

S13：结合所述稀疏的编码标志点特征和所述被测物的密集的几何信息、光度信息，对所述深度相机追踪，获得所述深度相机相对于全局坐标系的刚体转换矩阵，用于对齐所述深度图像和所述彩色图像获得所述待测物的全局模型。

3.如权利要求2所述的扫描方法，其特征在于，追踪所述深度相机的位置姿态包括：依据几何能量分量、光度能量分量、编码标志点位置能量分量估计所述深度相机的位置。

4.如权利要求3所述的扫描方法，其特征在于，追踪所述深度相机的位置姿态包括：

S131：估计所述深度相机的位置参数γ，该参数将深度相机坐标系中的点P_c转换到全局坐标系P_g，转换公式如下：

其中，γ＝(r,t)|r,r＝(r₁,r₂,r₃)代表旋转分量，而平移分量为t＝(t₁，t₂，t₃)，表示将李代数中元素转换到李群；

S132：通过最小化所述几何能量分量、所述光度能量分量、所述编码标志点位置能量分量组成的能量函数来估计深度相机位置：

E_pose＝w_geoE_geo+w_phoE_pho+w_ctpE_ctp

其中，E_geo代表所述深度图像采集的三维点的能量，w_geo为所述被测物的几何信息的权重；E_pho代表所述彩色图像采集的灰度信息的能量，w_pho为所述被测物的光度信息的权重；E_ctp代表所述彩色图像采集的编码标志点的能量，w_ctp是编码标志点空间位置的权重参数。

5.如权利要求4所述的扫描方法，其特征在于，计算所述能量函数的权重包括：

设置所述几何信息的权重w_geo使得w_geoE_geo∈[0,1]；

设置所述光度信息的权重w_pho＝0.1*w_geo；

设置所述编码标志点空间位置的权重参数，其中，包括：对于当被观测的有效编码标志点数量N_c超过一定阈值τ后，所述编码标志点空间位置的权重参数w_ctp等于1；当被观测的有效编码标志点数量N_c小于3，则所述编码标志点空间位置的权重参数w_ctp等于0；其余情况，所述编码标志点空间位置的权重参数w_ctp等于N_c与τ的比值。