直角反射式三维激光扫描仪及用其实现立体成像的方法

摘要

本发明提供了直角反射式三维激光扫描仪及用其实现立体成像的方法。利用激光测距和激光光束控制数据来获得空间点的坐标。由于激光射程远，可获得高景深，能纵深范围较大的被摄物体进行扫描。对可由转台承载的被摄物体，实现多侧面的扫描，通过相机多次拍摄来获得被摄物体多侧面的表面纹理，再经过后续的处理，可获得被摄物体的立体图像。对于不能用转台承载的物体，可分若干次对被摄物体多个侧面进行扫描。保证拥有较大的可扫描范围前提下，工作过程中装置整体不发生机械运动，仅通过紧凑的两个轴即可对激光光束进行控制，不易受到外界干扰；采用辅助模式实现对被摄物体外侧面360度的立体成像；采用独立模式实现对单个侧面的立体成像。

主权项

直角反射式三维激光扫描仪，其特征在于，其包括三维激光扫描单元、二维图像拍摄单元、转台和微型计算机(14)；所述的三维激光扫描单元由第一转轴(1)、第二转轴(4)、平面镜(2)、水平传动杆(5)、第一电机(6)、第二电机(7)、激光发射器(3)和激光接收器(8)构成；所述的第二转轴(4)控制激光在水平平面上的扫描，第一转轴(1)控制激光在垂直平面上的扫描；这两个轴相互垂直；第二转轴(4)的一端与第二电机(7)相连，其另一端与水平传动杆(5)相连；水平传动杆(5)分别与第一电机(6)、激光发射器(3)相连；第一转轴(1)一端与第一电机(6)相连，另一端与平面镜(2)相连；第一转轴(1)的轴心与激光发射器(3)发射的光束在同一直线上；平面镜(2)与第一转轴(1)成45°角，使激光光束的入射光与反射光垂直；入射光由激光发射器(3)发出，直接照射在平面镜(2)上；入射光经平面镜的反射光照射在被摄物体上，在物体表面发生漫反射，漫反射的光由激光接收器(8)接收；第二转轴(4)的轴心的延长线通过激光光束在平面镜(2)上的反射点；第一转轴(1)由第一电机(6)带动；第二转轴(4)由第二电机(7)带动；激光发射器(3)发射经过调幅调制的激光光束，照射到被摄物体表面后发生漫反射，激光接收器(8)接收激光在物体表面发生经漫反射后返回的信号，通过比对激光光束往返一次所产生的相位延迟便可计算出激光从发射到返回所用时间，计算出激光光路的长度，从而得到物体表面某点相对于三维激光扫描单元的距离；所述的二维图像拍摄单元包括相机(9)和光源(10)；光源(10)用于照射被摄物体，相机(9)用于获取被摄物体的二维图像；所述的相机(9)为获取可见光图像的可见光相机或获取红外图像的红外相机；所述的转台包括转盘(11)、第三转轴(12)和第三电机(13)；转盘(11)承载被摄物体；第三转轴(12)两端分别与转盘(11)和第三电机(13)相连；第三电机(13)通过第三转轴(12)带动转盘(11)旋转，从而使被摄物体旋转；在工作时，转台放置于三维激光扫描仪的可见范围；所述的第一电机(6)、第二电机(7)、第三电机(13)、激光发射器(3)、激光接收器(8)、相机(9)和光源(10)分别和微型计算机(14)连接；该微型计算机(14)存储有程序，通过程序控制和协调上述部件的工作，并存储最终的立体图像；第一电机(6)、第二电机(7)和第三电机(13)转动的角度由微型计算机(14)精确控制；或者，在不需要使用转台时，将第三电机(13)与微型计算机(14)断开。