三维点云图像构建方法、装置、三维扫描设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维点云图像构建方法、装置、三维扫描设备及存储介质，该方法为：当基于计算装置接收到相机传感器发送的图像组后，对图像组中的正弦相移条纹图像组进行解码后，重建得到第一三维点云和第二三维点云；基于计算装置中的多频段融合算法对图像组中的纹理图像组、第一三维点云和第二三维点云进行拉普拉斯金字塔的构建后，对拉普拉斯金字塔进行融合和计算，得到三维点云图像。通过将现有的使用迭代最近点算法获得三维点云图像替换为解码、重建加多频段融合算法获得三维点云图像，有效解决了三维点云图像构建装置点云融合精度不高的问题，同时计算速度可满足工业需求。同时计算速度可满足工业需求。同时计算速度可满足工业需求。

【技术实现步骤摘要】
三维点云图像构建方法、装置、三维扫描设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及工业测量
，尤其涉及一种三维点云图像构建方法、三维点云图像构建装置、三维扫描设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]在现有的通过三维扫描装置进行待测物体的三维点云图像构建中，为了避免增加额外的大型装置，例如自动转台，或者额外的人工操作，例如用户手持单目结构光装置对待测物体进行多角度扫描和拼接，目前市面上大多使用三维点云图像构建装置进行待测物体的图像组的拍摄，并对于拍摄完后的图像组使用迭代最近点算法进行点云配准拼接，以此得到三维点云图像。
[0003]但在实际应用中发现，使用迭代最近点算法获得的三维点云图像存在点云断差，使得获得的三维点云图像存在精度低的情况，且使用迭代最近点算法进行的三维点云图像的获取其过程复杂，无法满足工业测量中高速度的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目地在于提供一种三维点云图像构建方法、三维点云图像构建装置、三维扫描设备及计算机可读存储介质，旨在解决现有的基于迭代最近点算法获得的三维点云图像，无法满足工业测量中高精度和高速度的技术问题。
[0005]为实现上述目地，本专利技术提供一种三维点云图像构建方法，所述三维点云图像构建方法包括：
[0006]当基于计算装置接收到相机传感器发送的图像组后，对所述图像组中的正弦相移条纹图像组进行解码后，重建得到第一三维点云和第二三维点云；
[0007]基于所述计算装置中的多频段融合算法对所述图像组中的纹理图像组、第一三维点云和第二三维点云进行拉普拉斯金字塔的构建后，对所述拉普拉斯金字塔进行融合和计算，得到三维点云图像，其中，所述三维点云图像为待测物体的三维点云图像。
[0008]可选地，所述对所述拉普拉斯金字塔进行融合和计算，得到三维点云图像的步骤包括：
[0009]通过sigmoid函数获得符合预设权重取值要求的权重值后，将所述权重值代入中，以便对所述拉普拉斯金字塔进行融合，得到融合后的拉普拉斯金字塔，其中，表示第i层拉普拉斯金字塔的融合图像，表示第i层拉普拉斯金字塔中所述正弦相移条纹图像组的左条纹图像，第i层拉普拉斯金字塔中所述正弦相移条纹图像组的右条纹图像，weight为所述正弦相移条纹图像组中左条纹图像的所述权重值，且0≤weight≤1；
[0010]对所述融合后的拉普拉斯金字塔进行计算，得到三维点云图像。
[0011]可选地，所述对所述融合后的拉普拉斯金字塔进行计算，得到三维点云图像的步骤包括：
[0012]对所述融合后的拉普拉斯金字塔中的第三点云坐标进行提取；
[0013]基于所述第三点云坐标对所述拉普拉斯金字塔的第一点云坐标和第二点云坐标进行计算，得到三维点云图像。
[0014]可选地，所述当基于计算装置接收到相机传感器发送的图像组后的步骤之前，还包括：
[0015]基于投影装置组接收到所述计算装置发送的拍照指令并触发投影图案后，所述投影装置组向光电耦合器和相机传感器分别发送导通信号和拍摄信号；
[0016]通过所述导通信号对所述光电耦合器的开关进行导通后，所述光电耦合器通过输出端口组向所述相机传感器发送触发信号，以便所述相机传感器基于所述触发信号和拍摄信号对所述投影装置组基于所述投影图案对所述待测物体的投影进行拍摄，得到所述图像组；
[0017]判断所述图像组是否满足预设图像组要求；
[0018]若所述图像组满足预设图像组要求，则执行所述接收到相机传感器发送的图像组后的步骤。
[0019]可选地，所述对所述图像组中的正弦相移条纹图像组进行解码后，重建得到第一三维点云和第二三维点云的步骤包括：
[0020]基于所述计算装置对所述图像组中的正弦相移条纹图像组进行解码，通过四步相位法得到所述正弦相移条纹图像组的相位表达式；
[0021]通过四步相位法和倍频法对所述相位表达式进行相位展开，得到所述相位表达式对应的高频相位图中的条纹级数；
[0022]基于所述条纹级数得到对应的相位值；
[0023]通过所述相位值，并结合所述相机传感器和投影装置组的内参数和外参数进行计算，重建得到第一三维点云和第二三维点云。
[0024]本专利技术还提供一种三维点云图像构建装置，所述三维点云图像构建装置包括：
[0025]解码模块，用于当基于计算装置接收到相机传感器发送的图像组后，对所述图像组中的正弦相移条纹图像组进行解码；
[0026]重建模块，用于得到第一三维点云和第二三维点云；
[0027]多频段融合算法模块，用于对所述图像组中的纹理图像组、第一三维点云和第二三维点云进行拉普拉斯金字塔的构建后，对所述拉普拉斯金字塔进行融合和计算，得到三维点云图像，其中，所述三维点云图像为待测物体的三维点云图像。
[0028]可选地，所述三维点云图像构建装置还包括双单目结构光装置，所述双单目结构光装置包括：
[0029]投影装置组，所述投影装置组包括第一投影装置和第二投影装置，用于向光电耦合器和相机传感器分别发送导通信号和拍摄信号；
[0030]光电耦合器，所述光电耦合器的第一输入端与所述第一投影装置的输出端相连接，所述光电耦合器的第二输入端与所述第二投影装置的输出端相连接，用于通过输出端口组向所述相机传感器发送触发信号；
[0031]相机传感器，所述相机传感器的第一输入端与所述光电耦合器的第一输出端相接，所述相机传感器的第二输入端与所述光电耦合器的第二输出端相接，用于基于所述触发信号和拍摄信号对所述投影装置组基于所述投影图案对所述待测物体的投影进行拍摄，得到所述图像组；
[0032]所述投影装置和外置的计算装置电连接，用于接收所述计算装置发送的拍照指令并触发投影图案；
[0033]所述相机传感器和外置的计算装置电连接，用于向所述计算装置发送图像组。
[0034]可选地，所述光电耦合器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第一光电隔离芯片、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三二极管、第四二极管和第二光电隔离芯片；
[0035]所述第一电阻接入所述第一光电隔离芯片的第一输入端，所述第二电阻和所述第一二极管串联接在所述光电耦合器的第一输入端上，所述第一光电隔离芯片的第一输出端与所述光电耦合器的第一输出端相接，所述第二二极管、第三电阻和第四电阻接在所述第一光电隔离芯片的电源电压端和所述光电耦合器的第一输出端之间，所述第一光电隔离芯片的第二输出端接地；
[0036]所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管和第一光电隔离芯片组成所述光电耦合器和所述相机传感器的第一导通通道；
[0037]所述第五电阻接入所述第二光电隔离芯片的第一输入端，所述第六电阻和所述第三二极管串联接在所述光电耦合器的第二输入端上，所述第二光电隔离芯片的第一输出端与所述光电耦合器的第二输出端相接，所述第四二极管、第七本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维点云图像构建方法，其特征在于，所述三维点云图像构建方法包括以下步骤：当基于计算装置接收到相机传感器发送的图像组后，对所述图像组中的正弦相移条纹图像组进行解码后，重建得到第一三维点云和第二三维点云；基于所述计算装置中的多频段融合算法对所述图像组中的纹理图像组、第一三维点云和第二三维点云进行拉普拉斯金字塔的构建后，对所述拉普拉斯金字塔进行融合和计算，得到三维点云图像，其中，所述三维点云图像为待测物体的三维点云图像。2.如权利要求1所述的三维点云图像构建方法，其特征在于，所述对所述拉普拉斯金字塔进行融合和计算，得到三维点云图像的步骤包括：通过sigmoid函数获得符合预设权重取值要求的权重值后，将所述权重值代入中，以便对所述拉普拉斯金字塔进行融合，得到融合后的拉普拉斯金字塔，其中，表示第i层拉普拉斯金字塔的融合图像，表示第i层拉普拉斯金字塔中所述正弦相移条纹图像组的左条纹图像，第i层拉普拉斯金字塔中所述正弦相移条纹图像组的右条纹图像，weight为所述正弦相移条纹图像组中左条纹图像的所述权重值，且0≤weight≤1；对所述融合后的拉普拉斯金字塔进行计算，得到三维点云图像。3.如权利要求2所述的三维点云图像构建方法，其特征在于，所述对所述融合后的拉普拉斯金字塔进行计算，得到三维点云图像的步骤包括：对所述融合后的拉普拉斯金字塔中的第三点云坐标进行提取；基于所述第三点云坐标对所述拉普拉斯金字塔的第一点云坐标和第二点云坐标进行计算，得到三维点云图像。4.如权利要求1所述的三维点云图像构建方法，其特征在于，所述当基于计算装置接收到相机传感器发送的图像组后的步骤之前，还包括：基于投影装置组接收到所述计算装置发送的拍照指令并触发投影图案后，所述投影装置组向光电耦合器和相机传感器分别发送导通信号和拍摄信号；通过所述导通信号对所述光电耦合器的开关进行导通后，所述光电耦合器通过输出端口组向所述相机传感器发送触发信号，以便所述相机传感器基于所述触发信号和拍摄信号对所述投影装置组基于所述投影图案对所述待测物体的投影进行拍摄，得到所述图像组；判断所述图像组是否满足预设图像组要求；若所述图像组满足预设图像组要求，则执行所述接收到相机传感器发送的图像组后的步骤。5.如权利要求1所述的三维点云图像构建方法，其特征在于，所述对所述图像组中的正弦相移条纹图像组进行解码后，重建得到第一三维点云和第二三维点云的步骤包括：基于所述计算装置对所述图像组中的正弦相移条纹图像组进行解码，通过四步相位法得到所述正弦相移条纹图像组的相位表达式；通过倍频法对所述相位表达式进行相位展开，得到所述相位表达式对应的预设高频相位图中的条纹级数；
基于所述条纹级数得到对应的相位值；通过所述相位值，并结合所述相机传感器和投影装置组的内参数和外参数进行计算，重建得到第一三维点云和第二三维点云。6.一种三维点云图像构建装置，其特征在于，所述三维点云图像构建装置应用于权利要求1至5中任一项所述的三维点云图像构建方法，所述三维点云图像构建装置包括：解码模块，用于当基于计算装置接收到相机传感器发送的图像组后，对所述图像组中的正弦相移条纹图像组进行解码；重建模块，用于得到第一三维点云和第二三维点云；多频...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣欣，赖银萍，吴李琪，
申请(专利权)人：领湖智能深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：