三维扫描自动参考系统和设备

摘要

本发明提出了一种物体几何表面三维扫描和数字化的系统、设备和方法。此系统包括一种自动参考的手持设备。因为不要任何定位设备提供6自由度的转换，所以此系统是自动参考的。当设备被用于扫描物体表面时，这种转换在把3D测量集成进全球坐标系统时是必需的。当扫描物体的几何表面时，此系统连续的计算其自身的位置并且根据观测结果来定向。为了具有此功能，系统应用了三角剖分理论并且集成进一种可以捕获来自于投影激光图案在物体表面上反射的表面点和来自于目标位置特征观测值的2D位置特征信息的设备。应用上述系统，可以同时进行位置特征的3D图像建立及匹配和对描述表面几何特征的3D表面点的累积。

主权项

1.一种三维扫描系统，所述系统包括：手持传感设备，此设备包括至少一个激光图案投影器集，至少两个物体和光线探测器，所述传感设备通过每个光线探测器提供图像；图像处理器，此处理器被构造用以获得至少一个从在物体表面上的所述投影图案反射而得的2D表面点集和至少两个从所述目标位置特征的观测值得到的2D位置特征集；3D表面点计算器，用于把所述2D表面点集转换为与传感器坐标系统相关的3D表面点集；3D位置特征计算器，用于把所述2D位置特征集转换为与传感器坐标系统相关的已计算3D位置特征集；3D参考位置特征模型构建器，用于计算，更新和累积已观测的3d位置特征的图像；以及位置特征匹配器，用于把3D位置特征集和2D位置特征集与已观测位置特征的累积图像相匹配，并计算当前传感设备与所述累积的位置特征图像之间的空间关系；3D位置特征转换器，用于把所述3D位置特征集转换为关于全球坐标系的已计算3D位置特征集；3D表面点转换器，用于把所述3D表面点集转换到与3D位置特征图像相关的全球坐标系中。