一种三维扫描仪的扫描方法及扫描辅助标记板与流程

本发明属于检测、测量、测试、逆向技术领域，具体涉及一种基于三维扫描仪的扫描方法及辅助工具。

背景技术：

三维扫描仪(3D scanner)是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。侦测得到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。目前并没有统一的重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。分为接触式三维扫描仪和非接触式三维扫描仪，其中非接触式三维扫描仪又分为光栅三维扫描仪(也称拍照式三维描仪)和激光扫描仪。而光栅三维扫描又有白光扫描或蓝光扫描等，激光扫描仪又有点激光、线激光、面激光的区别。三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云(point cloud)，这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型。

拍照式三维扫描仪扫描原理类似于照相机拍摄照片而得名, 是为满足工业设计行业应用需求而研发的产品,其结构原理主要由光栅投影设备及两个工业级的CCD相机所构成，由光栅投影在待测物上，并加以粗细变化及位移，配合CCD相机将所撷取的数字影像透过计算机运算处理，即可得知待测物的实际3D外型。它集高速扫描与高精度优势，可按需求自由调整测量范围，从小型零件扫描到工程测量均能完美胜任，具备极高的性能价格比。目前已广泛应用于工业设计行业中。

在三维扫描仪测量之前，被测物需要一个重要的前处理步骤，让测量结果能够精确，使结果能够达到测量要求。这个步骤就是在被测物表面贴标记点（也叫Marker、标定点、标志点、测量点等）。标记点是三维扫描过程中的标记物，常见形状有圆形、半圆形、编码标志点等不同规格。标记点可以反射设备发出的光线，反射的数据再被设备接收，然后系统对接收数据进行处理。贴标记点的过程比较繁琐，为了提高精度，越是复杂的被测物的表面所需要贴的标记点就越多，而且贴标记点还需要保持连续性和不重复性，就是在间隔两次拍照的拍摄结果内必须要不少于3个标记点都同时存在才能使计算机对两次拍照的结果进行拼接操作，同时相邻标记点之间的距离都不能相同，避免计算机进行计算时发生混淆。通常情况下一件被测物所需要贴的标记点是几十到上百个，因此粘贴标记点是三维扫描很耗时的一个过程。由于标记点的重要性和不可重复利用，也使得标记点成为三维扫描过程中价值不菲的耗材之一。

技术实现要素：

本发明提供一种三维扫描仪的扫描方法及扫描辅助标记板，以使在三维扫描前标记点的粘贴简单，并节省人力和物力。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

步骤1：将被测物放到辅助标记板上，被测物的一个平面上贴好过渡标记点，过渡标记点不少于3个,扫描过程中根据情况可增加；

步骤2：然后将扫描仪先对准被测物上贴有过渡标记点的平面并包括一部分辅助标记点进行扫描,扫描后计算机自动给过渡标记点和底板上的辅助标记点进行空间定位和排序，并生成被测物一部分点云数据；

步骤3：将被测物与扫描仪镜头在标记点可识别且保证连续性的前提下变换扫描位置，再次扫描，计算机根据之前扫描的标记点的位置信息为基准结合这一次扫描时标记点的位置信息给新扫描到的标记点进行空间定位和排序，并再次生成一部分点云，同时计算机根据两次扫描的标记点的位置信息将两次扫描所得到的点云合并成一个点云；

步骤4：重复步骤3至被测物当前状态扫描完毕,合并生成统一的点云数据；

步骤5：被测物如果需要扫描其它侧面时,更换新的辅助标记板,将被测物翻转位置，确保被测物上贴的渡标记点和一部分辅助标记点在扫描仪镜头中可识别；先对被测物贴有过渡标记点的平面和一部分辅助标记点进行扫描，计算机根据步骤2中扫描的过渡标记点的位置信息为基准将新辅助标记板上的部分辅助标记点进行空间定位和排序，生成被测物被扫描位置的点云数据，并与步骤4中生成的点云数据合并；

步骤6：重复步骤3~5，至所有需扫描表面扫描完毕，生成统一的点云数据。

本发明所述辅助标记板由底板、辅助标记点组成，所述辅助标记点贴在底板上，保证辅助标记点间的连续性和不重复性。

本发明所述底板面积为三维扫描仪镜头拍摄范围的0.5～2倍。

本发明所述的底板表面采用亚光表面。

本发明所述的底板表面采用黑色表面。

本发明所述的底板采用不易变形的材料制成。

本发明的优点是提供的三维扫描仪的扫描方法，节省扫描过程中贴标记点的时间，并大大减少了标记点的使用数量，能够在三维扫描时提高操作效率、节约扫描成本，采用的辅助标记板结构新颖、更换方便，易学易用，节约人力、物力、时间成本。

附图说明

图1是本发明被测物在辅助标记板上的示意图；

图2是本发明被测物翻转扫描示意图。

具体实施方式

包括下列步骤：

步骤1：将被测物1放到辅助标记板上，被测物1的一个平面上贴好过渡标记点3，过渡标记点不少于3个,扫描过程中根据情况可增加；

步骤2：然后将扫描仪先对准被测物1上贴有过渡标记点3的平面并包括一部分辅助标记点2进行扫描,扫描后计算机自动给过渡标记点3和底板4上的辅助标记点2进行空间定位和排序，并生成被测物1一部分点云数据；

步骤3：将被测物1与扫描仪镜头在标记点可识别且保证连续性的前提下变换扫描位置，再次扫描，计算机根据之前扫描的标记点的位置信息为基准结合这一次扫描时标记点的位置信息给新扫描到的标记点进行空间定位和排序，并再次生成一部分点云，同时计算机根据两次扫描的标记点的位置信息将两次扫描所得到的点云合并成一个点云；

步骤4：重复步骤3至被测物1当前状态扫描完毕,合并生成统一的点云数据；

步骤5：被测物1如果需要扫描其它侧面时,更换新的辅助标记板,将被测物1翻转位置，确保被测物1上贴的渡标记点3和一部分辅助标记点2在扫描仪镜头中可识别；先对被测物1贴有过渡标记点3的平面和一部分辅助标记点2进行扫描，计算机根据步骤2中扫描的过渡标记点3的位置信息为基准将新辅助标记板5上的部分辅助标记点2进行空间定位和排序，生成被测物1被扫描位置的点云数据，并与步骤4中生成的点云数据合并；

步骤6：重复步骤3-5，至所有需扫描表面扫描完毕，生成统一的点云数据。

本发明所述辅助标记板由底板4、辅助标记点2组成，所述辅助标记点2贴在底板4上，保证辅助标记点间的连续性和不重复性。

本发明所述底板面积为三维扫描仪镜头拍摄范围的0.5～2倍。

本发明所述的底板4表面亚光。最佳为黑色，

本发明所述的底板4采用不易变形的材料制成。