导航：X技术最新专利计算;推算;计数设备的制造及其应用技术
本发明针对传统双目相机三维重建精度低、线激光扫描仅能实现二维重建的问题，提出通过线激光扫描结合高精度转台实现完整三维重建的方案。利用标定立方块进行数据校准，通过滤波算法去除离群点，结合转台旋转角度与标定块几何特征进行三维点云重建，并通过平面拟合与法向量正交性判断重建质量，显著提升了重建精度与效率。
1、三维重建技术在许多领域都有广泛的应用，包括虚拟现实、增强现实、机器人导航、文化遗产保护、建筑设计等。三维重建技术是指利用计算机视觉和图像处理等技术手段，通过从多个图像或传感器采集的数据中提取三维几何信息，生成或恢复对应的三维模型或场景。目前三维重建多采用双目相机或者深度相机进行重建。传统的线激光扫描技术通常只提供一个二维的线投影信息，应用场景通常为二维扫描，无法实现三维重建。
2、目前三维重建主要依靠双目相机，效率低，无法达到较高精度。检索现有技术的文献发现，中国发明专利公开号cn110349251a，名称为一种基于双目相机的三维重建方法及装置，该专利介绍了一种通过平行排布的双目相机计算两幅目标图像共视区域的点云数据，得到三维立体网络模型的方法。但该方法需要提前对双目相机拍摄到的两幅画像做预处理，效率较低且精度低于激光扫描仪。中国发明专利公开号cn114413784a，名称为一种线d轮廓扫描重建系统及其控制方法，该专利介绍了一种利用线激光进行三维轮廓测量的方法及控制方法，该方法在安装架上设置滑台组件，将线激光轮廓仪安装在滑台上，通过控制电机带动滑台沿直线运动，使扫描仪相对于被测物产生位移，从而实现三维重建。但该方法只能三维重建被测物的部分表面，无法重建整个轮廓。
3、综上所述，现有的双目相机虽然能完成三维重建的任务，但其拍摄的图像往往需要进行预处理导致效率较为低下，并且精度低于激光扫描仪；而目前的线激光扫描仪通常适用于二维重建等场景，通过与滚珠丝杆等装置配合提取被测物的二维信息，无法实现三维重建的目标。
1、本发明的目的是为了解决双目相机三维重建精度较低与传统线激光扫描范围局限等问题，而提供一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置。
2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，包括以下两个阶段：
4、步骤1.1，固定转台底面与激光扫描装置在同一平面，使激光线，在转台的中心轴线处安装标准标定立方块，立方块的边长已知；
6、步骤1.3，打开线激光扫描仪，在转台编码器下确定初始位置并控制转台旋转一周多，采集点云数据；
8、步骤1.5，采用统计滤波算法计算出点云间平均距离，去除离群点云，保留标定部分的点云坐标；
9、步骤1.6，根据三维重建算法将滤波后的点云坐标转换成重建后的点云坐标。
11、步骤2.1，截取高度值处于中间位置的点云，计算三维重建模型的截面面积；
12、步骤2.2，将重建模型的截面立方体标定块的截面面积进行对比，若其面积大于标定立方体截面面积则调小整三维重建算法中的参数，反之则调大参数，重新进行步骤1.6，当面积相同时可认为重建成功；
13、步骤2.3，对重建后的点云坐标采用最小二乘法进行平面拟合，得到重建后标定立方块的四个拟合面。
14、步骤2.4，根据四个拟合面的方程计算出四个面的法向量并判断法向量是否两两正交，若两两正交则说明三维重建成功。
15、进一步的，在步骤1.4中，去除掉高精度转台开始与结束点云重合的部分，用于减小转台起步加速与结束减速带来的影响。
20、其中扫描和滤波后的点云坐标为p(x，y，z)，重建后的点云坐标为p′(x′，y′，z′)，点云的平均z值为h，立方体标定块的边长为l。
24、其中点云的平均z值为h，立方体标定块的边长为l，由重建后z′值为中位数的点云包围的面积为s(l+h)，g为参数判断函数。
25、进一步地，在步骤2.3中，采用最小二乘法计算出拟合平面方程的方法为：
27、其中a为n×4的拟合点云坐标矩阵，n为拟合点云个数，x为平面方程参数组成的4×1的矩阵，其中参数为a，b，c，d。采用奇异值分解求出奇异向量矩阵u的最后一列对应的特征向量，得到最小二乘拟合的结果，平面方程为ax+by+cz+d＝0。
28、进一步地，在步骤2.4中，判断四个拟合面的法向量是否两两正交的方法为：
35、其中α，β，γ，δ为步骤2.4四个拟合面的法向量，若四个拟合面的法向量两两正交，则说明三维重建完成。
36、本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)本发明利用线激光扫描仪进行三维重建，提高了三维重建的精度。(2)本发明利用转台进行被测物体的三维重建，相较于传统的装置重建区域更加完整。(3)本发明通过对比重建后模型的截面面积与标准的标定块面积对比和四个拟合面法向量来判断重建质量，相较于其他算法提高了重建的准确性。
1.一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于，包括以下两个阶段：
2.根据权利要求1所述的一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于：在所述的阶段一和阶段二中，三维重建装置包括激光扫描模块、高精度转台、重建标定模块和测量控制模块。
3.根据权利要求1所述的一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于：在步骤1.2中，线激光扫描仪的上平面与立方体标定块的上平面通过放置水平仪调整至与地面垂直，从而保证线激光与标定块轴线所述的一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于：在步骤1.3中，控制转台旋转一周多的具体角度根据经验范围为370°至380°。
5.根据权利要求1所述的一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于：在步骤1.4中，去除掉高精度转台开始与结束点云重合的部分，用于减小转台起步加速与结束减速带来的影响。
6.根据权利要求1所述的一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于：在步骤1.6中，三维重建算法的原理为：
7.根据权利要求1所述的一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于：在步骤2.1中，高度处于中间值的点云是重建后点云坐标p′(x′，y′，z′)中，z′值为中位数的点云坐标。
8.根据权利要求1所述的一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于：在步骤2.2中，
9.根据权利要求1所述的一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于：在步骤2.3中
10.根据权利要求1所述的一种通过线激光扫描并三维重建的方法及装置，其特征在于：在步骤2.4中
本发明公开了一种基于线激光扫描的三维重建方法及装置，解决了现有的双目相机三维重建精度较差，线激光扫描难以三维重建等问题，利用线激光扫描仪实现对标定物的准确、快速的三维重建。首先将高精度转台与激光扫描模块安装在同一平面并将标准标定立方块安装在转台上；然后通过控制高精度转台编码器采集标定物一周的深度数据，通过去除掉开始与结束的重合的点云部分消除转台加速与减速的影响，通过滤波算法消除掉离群点；再利用点云平均的深度数据、扫描旋转角度以及标定块的几何特征等数据进行标定块的三维重建，得到重建后模型点云；最后对重建后的点云进行平面拟合，通过判断四个面的法向量是否正交来判断是否重建成功。本发明通过消除重复点云部分减小转台加减速对重建影响，采用重建后模型的几何特征判断重建精度，提高了三维重建的精度且提高了三维重建的效率。
针对传统多线激光扫描装置需支架支撑导致携带不便的问题，设计了可折叠调节的便携结构。通过底座与稳定块的滑动连接、弹簧卡扣固定系统及可旋转安装座，实现装置的折叠收纳与角度调节，兼顾稳定性与便携性，...
针对多线激光扫描中光束线序计算准确率低、计算量大的问题，提出通过振镜使两束激光在工作面上反向运动，结合多次采集的激光条位置变化与运动方向，自动识别线序信息。该方法无需散斑图案辅助，显著提升扫描...
针对线激光扫描三维测量中传统标定方法操作繁琐、精度不足的问题，提出利用多棋盘格标定板联合标定方案。通过张正友标定法获取相机内参，结合灰度重心法提取激光线坐标，基于多位置激光线数据进行最小二乘平...
1.计算机网络安全 2.计算机仿线.网络安全；物联网安全 、大数据安全 2.安全态势感知、舆情分析和控制 3.区块链及应用
