[发明专利]一种三维扫描仪、三维扫描系统及方法

权利要求书

1.一种三维扫描仪，包括图案投影器和图案采集传感器，所述图案投影器用于将特定的光学图形投影到待测物体表面，所述图案采集传感器用于采集所述待测物体表面的图像，其特征在于，所述图案投影器的工作景深可调，所述图案采集传感器的工作景深与所述图案投影器的工作景深适配。

2.如权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述图案投影器包括至少两个投影器，所述至少两个投影器中包括工作景深不同的投影器，通过控制切换选择所述至少两个投影器中的一个投影器工作，以调节所述图案投影器的工作景深，和/或

所述图案投影器包括投影器，所述投影器包括可调节镜头，通过控制调节所述镜头的焦距和光圈中的至少一种，以调节所述图案投影器的工作景深。

3.如权利要求2所述的三维扫描仪，其特征在于，所述图案投影器包括至少两个投影光源，所述至少两个投影光源投射的光线的波段全部相同，或者部分相同，或者全部不同。

4.如权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述图像采集传感器包括

传感芯片，所述传感芯片的尺寸是根据所述图像采集传感器的镜头的焦距、光圈值、工作距离、以及工作景深确定的，所述图像采集传感器的工作景深不小于所述图案投影器的最大工作景深；和/或

所述图像采集传感器包括可调节镜头，通过调节所述镜头的焦距和光圈中的至少一种，以调节所述图像采集传感器的工作景深。

5.如权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，还包括：

带通滤波器，用于对所述图案投影器投射的光线和/或所述图像采集传感器采集的光线进行滤波；和/或

补光光源，用于在所述图像采集传感器采集所述待测物体表面的图像时，对所述待测物体表面进行补光；和/或

电源模块，包括一种便携式移动电源，用于为所述三维扫描仪供电。

6.一种三维扫描系统，包括三维扫描仪和上位机，所述三维扫描仪和所述上位机传输连接，其特征在于，所述三维扫描仪为权利要求1-5任一所述的三维扫描仪，所述三维扫描仪包括图案投影器和图像采集传感器，所述图案投影器和图像采集传感器分别与所述上位机传输连接；

所述图案投影器根据所述上位机发送的第一控制信号调节工作景深；

所述三维扫描仪基于当前工作景深扫描待测物体，所述图案投影器投射特定的光学图形投影到待测物体表面，所述图像采集传感器同步采集所述待测物体表面的图像并传输至所述上位机；

所述上位机根据所述三维扫描仪采集的待测物体表面的图像，得到所述待测物体的三维扫描信息。

7.如权利要求6所述的三维扫描系统，其特征在于，通过对所述待测物体进行空间定位、三维建模，以及摄影测量计算中的至少一种，得到所述待测物体的三维扫描信息；

其中，所述上位机包括以下至少一种：

3D位姿计算器，用于从所述待测物体表面的图像中提取二维特征点，并根据所述二维特征点对所述待测物体进行空间定位；

点云重建计算器，用于从所述待测物体表面的图像中提取二维特征点，并根据所述二维特征点对所述待测物体进行三维建模；

摄影测量计算器，用于根据所述待测物体表面的图像，对所述待测物体进行摄影测量计算。

8.如权利要求6所述的三维扫描系统，其特征在于，还包括：

工作景深提示器，用于显示所述三维扫描仪的当前工作景深。

9.一种三维扫描方法，其特征在于，包括：

向图案投影器发送第一控制信号，控制图案投影器调节工作景深；

向所述图案投影器发送第二控制信号，控制所述图案投影器将特定的光学图形投影到待测物体表面；

向所述图像采集传感器发送第三控制信号，控制所述图像采集传感器采集所述待测物体表面的图像；

根据所述待测物体表面的图像，得到所述待测物体的三维扫描信息。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，通过对所述待测物体进行空间定位、三维建模，以及摄影测量计算中的至少一种，得到所述待测物体的三维扫描信息；

所述根据所述待测物体表面的图像，得到所述待测物体的三维扫描信息包括：

从所述待测物体表面的图像中提取二维特征点，并根据所述二维特征点对所述待测物体进行空间定位；和/或

从所述待测物体表面的图像中提取二维特征点，并根据所述二维特征点对所述待测物体进行三维建模；和/或

根据所述待测物体表面的图像，对所述待测物体进行摄影测量计算。