手持扫描仪、手持扫描仪点云拼接方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种手持扫描仪、手持扫描仪点云拼接方法和装置，该方法包括当检测到扫描指令时，获取手持扫描仪扫描的当前空间点云，并基于姿态传感器获取扫描头的当前指向信息；将当前空间点云和当前指向信息关联，并判断当前空间点云是否为初始空间点云；若当前空间点云是初始空间点云，则将当前空间点云作为初始空间点云；若当前空间点云不是初始空间点云，则根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点云和初始空间点云进行拼接，拼接完成后的空间点云，作为初始空间点云。本发明专利技术避免在空间全角度范围内进行遍例式、盲目地空间点云拼接尝试，有效降低了空间点云拼接尝试次数，缩短了三维扫描耗时长，提高了三维扫描效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维扫描
，尤其涉及一种手持扫描仪、手持扫描仪点云拼接方法和装置。
技术介绍
随着三维扫描技术的发展和研究，三维扫描仪的应用越来越广泛，特别是近年来三维扫描仪应用于牙科的牙齿矫正和义齿塑造，由于人体牙齿对三维扫描的精度要求很高(主要用途是通过三维扫描生成义齿模型，以供工厂基于义齿模型进行义齿实体制作)，且对三维扫描的效率要求高(病人和医生很难有足够的耐心容忍三维扫描仪的反复扫描操作)。但是，现有三维扫描技术中对于扫描所得的两片空间点云的拼接(又称配准)，是简单基于传统ICP(IterativeClosestPoint，就近点搜索法)算法实现空间点云在360度的尝试角度区间进行反复拼接尝试，由于拼接尝试的盲目性，造成迭代次数多、耗时长，无法满足人们对三维扫描效率的要求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种手持扫描仪、手持扫描仪点云拼接方法和装置，旨在解决现有三维扫描耗时长、效率低的技术问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种手持扫描仪，所述手持扫描仪包括：扫描头，用于扫描外设物体生成空间点云；姿态传感器，用于检测所述扫描头的指向信息；控制器，与扫描头和姿态传感器电性链接，当控制器控制扫描头扫描并生成空间点云时，同步控制姿态传感器检测所述扫描头的指向信息。可选地，所述手持扫描仪还包括与所述控制器电性连接的存储器，存储器关联存储扫描头生成的空间点云和姿态传感器同步检测的扫描头指向信息。本专利技术还提供一种手持扫描仪点云拼接方法，所述手持扫描仪包括用于扫描物体形成空间点云的扫描头，以及用于检测手持扫描仪扫描头指向信息的姿态传感器，所述手持扫描仪点云拼接方法包括：当检测到扫描指令时，获取手持扫描仪扫描的当前空间点云，并基于姿态传感器获取所述扫描头的当前指向信息；将当前空间点云和当前指向信息关联，并判断当前空间点云是否为初始空间点云；若当前空间点云是初始空间点云，则将当前空间点云作为初始空间点云；若当前空间点云不是初始空间点云，则根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点云和初始空间点云进行拼接。可选地，所述根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点云和初始空间点云进行拼接的步骤包括：根据当前指向信息的位移信息和初始指向信息的位移信息，将当前空间点云与初始空间点云进行拼接位置对齐；根据当前指向信息的角度信息和初始指向信息的角度信息，确定当前空间点云与初始空间点云进行拼接的尝试角度区间；基于ICP算法控制当前空间点云在尝试角度区间内与初始空间点云进行拼接。可选地，所述根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点云和初始空间点云进行拼接的步骤之后还包括：若当前空间点云和初始空间点云拼接成功，将拼接后的空间点云作为新的初始空间点云；若当前空间点云和初始空间点云拼接失败，将初始空间点云丢弃，将当前空间点云作为新的初始空间点云。本专利技术还提供一种手持扫描仪点云拼接装置，所述手持扫描仪包括用于扫描物体形成空间点云的扫描头，以及用于检测手持扫描仪扫描头指向信息的姿态传感器，所述手持扫描仪点云拼接装置包括：扫描模块，用于当检测到扫描指令时，获取手持扫描仪扫描的当前空间点云，并基于姿态传感器获取所述扫描头的当前指向信息；判断模块，用于将当前空间点云和当前指向信息关联，并判断当前空间点云是否为初始空间点云；拼接模块，用于若当前空间点云是初始空间点云，则将当前空间点云作为初始空间点云；若当前空间点云不是初始空间点云，则根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点云和初始空间点云进行拼接。可选地，所述拼接模块用于：根据当前指向信息的位移信息和初始指向信息的位移信息，将当前空间点云与初始空间点云进行拼接位置对齐；根据当前指向信息的角度信息和初始指向信息的角度信息，确定当前空间点云与初始空间点云进行拼接的尝试角度区间；基于ICP算法控制当前空间点云在尝试角度区间内与初始空间点云进行拼接。可选地，所述手持扫描仪点云拼接装置还包括：循环模块，用于在根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点云和初始空间点云进行拼接之后，若当前空间点云和初始空间点云拼接成功，将拼接后的空间点云作为新的初始空间点云；若当前空间点云和初始空间点云拼接失败，将初始空间点云丢弃，将当前空间点云作为新的初始空间点云。本专利技术通过当检测到扫描指令时，获取手持扫描仪扫描的当前空间点云，并基于姿态传感器获取所述扫描头的当前指向信息，然后将当前空间点云和当前指向信息关联，并判断当前空间点云是否为初始空间点云，若当前空间点云是初始空间点云，则将当前空间点云作为初始空间点云；若当前空间点云不是初始空间点云，则根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点云和初始空间点云进行拼接，从而基于指向信息进行针对性空间点云拼接，避免在空间全角度范围内进行盲目地空间点云拼接尝试，有效降低了空间点云拼接尝试次数，缩短了三维扫描耗时长，提高了三维扫描效率，进而基于本专利技术手持扫描仪点云拼接方法的手持扫描仪在牙科牙齿扫描时的扫描效率，提高了手持扫描仪的使用体验。附图说明图1为本专利技术中空间点云拼接位置对齐的一场景示意图；图2为本专利技术中空间点云尝试角度区间确定的一场景示意图；图3为本专利技术手持扫描仪点云拼接方法一实施例的流程示意图；图4为本专利技术手持扫描仪点云拼接方法又一实施例的流程示意图；图5为本专利技术手持扫描仪点云拼接方法另一实施例的流程示意图；图6为本专利技术手持扫描仪点云拼接装置一实施例的模块示意图；图7为本专利技术手持扫描仪点云拼接装置另一实施例的模块示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。现在将参考附图描述实现本专利技术各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本专利技术的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。本专利技术提供一种手持扫描仪，手持扫描仪包括：扫描头，用于扫描外设物体生成空间点云；姿态传感器，用于检测所述扫描头的指向信息；控制器，与扫描头和姿态传感器电性链接，当控制器控制扫描头扫描并生成空间点云时，同步控制姿态传感器检测所述扫描头的指向信息。扫描头中设有对外设物体(如病人牙齿)进行扫描光学组件，从而生成扫描覆盖到区域的空间点云。姿态传感器是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统。它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据。姿态传感器检测并获取手持扫描仪的扫描头每次进行扫描时的指向信息，例如姿态传感器在时刻A1、A2和A3所采集的指向信息依次为Z1、Z2、Z3，其中扫描头在时刻A1进行扫描得到空间点云C1，在时刻A3进行扫描得到空间点云C3，从而指向信息Z1与空间点云C1关联存储，指向信息Z3与空间点云C3关联存储。控制器可为控制芯片，在扫描头扫描并生成空间点云时，同步控制姿态传感器检测所述扫描头的指向信息。此外，手持扫描仪还包括与控制器电性连接的存储器，存储器关联存储扫描头生成的空间点云和姿态传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持扫描仪，其特征在于，所述手持扫描仪包括：扫描头，用于扫描外设物体生成空间点云；姿态传感器，用于检测所述扫描头的指向信息；控制器，与扫描头和姿态传感器电性链接，当控制器控制扫描头扫描并生成空间点云时，同步控制姿态传感器检测所述扫描头的指向信息。

【技术特征摘要】
1.一种手持扫描仪，其特征在于，所述手持扫描仪包括：扫描头，用于扫描外设物体生成空间点云；姿态传感器，用于检测所述扫描头的指向信息；控制器，与扫描头和姿态传感器电性链接，当控制器控制扫描头扫描并生成空间点云时，同步控制姿态传感器检测所述扫描头的指向信息。2.如权利要求1所述的手持扫描仪，其特征在于，所述手持扫描仪还包括与所述控制器电性连接的存储器，存储器关联存储扫描头生成的空间点云和姿态传感器同步检测的扫描头指向信息。3.一种手持扫描仪点云拼接方法，其特征在于，所述手持扫描仪包括用于扫描物体形成空间点云的扫描头，以及用于检测手持扫描仪扫描头指向信息的姿态传感器，所述手持扫描仪点云拼接方法包括：当检测到扫描指令时，获取手持扫描仪扫描的当前空间点云，并基于姿态传感器获取所述扫描头的当前指向信息；将当前空间点云和当前指向信息关联，并判断当前空间点云是否为初始空间点云；若当前空间点云是初始空间点云，则将当前空间点云作为初始空间点云；若当前空间点云不是初始空间点云，则根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点云和初始空间点云进行拼接。4.如权利要求3所述的手持扫描仪点云拼接方法，其特征在于，所述根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点云和初始空间点云进行拼接的步骤包括：根据当前指向信息的位移信息和初始指向信息的位移信息，将当前空间点云与初始空间点云进行拼接位置对齐；根据当前指向信息的角度信息和初始指向信息的角度信息，确定当前空间点云与初始空间点云进行拼接的尝试角度区间；基于ICP算法控制当前空间点云在尝试角度区间内与初始空间点云进行拼接。5.如权利要求3或4所述的手持扫描仪点云拼接方法，其特征在于，所述根据当前指向信息和初始空间点云的初始指向信息，对当前空间点...

【专利技术属性】
技术研发人员：白新平，
申请(专利权)人：深圳市维新登拓医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44