[发明专利]一种辅助三维扫描的装置及方法

权利要求书

1.一种辅助三维扫描的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

(1)将待扫描物体放置在三维扫描仪的平台上，物体四周每个位置放置一块平面镜，平面镜镜面朝向物体，并且镜面与三维扫描仪的平台呈135°，平面镜下方边缘紧贴物体侧面；

(2)扫描物体正表面以及侧表面，得到深度图；

(3)调整侧表面的深度，采用最大类间方差法，记t为正表面深度与侧表面深度的分割阈值，正表面点数占深度图像比例为W₀，平均灰度为U₀；侧表面点数占图像比例为W₁，平均灰度为U₁，图像的总平均灰度计算公式为：u＝W₀xU₀+W₁xU₁；

(4)将物体翻转180°，同样在物体四周每个位置放置一块平面镜，平面镜镜面朝向物体，并且镜面与扫描平台呈135°；

(5)扫描物体背表面，得到深度图；

(6)放置平面镜时，如果平面镜没有紧贴物体，平面镜会将物体侧面反射到扫描平面以下，需要进行校正，具体方法如下：

f(i，j)为图像深度值，T为扫描平台的深度值即为阈值；

遍历深度图像，将平台的深度值作为阈值，深度值高于阈值的为物体正表面部分，深度值低于阈值的为物体侧表面部分，统计物体侧表面部分最高的深度值，阈值与此值的差值，得到偏差值，将物体侧面部分整体加上偏差值，将侧面调整到扫描平台平面；其中，

M＝max(f_s(i，j))；

f_s(i，j)为侧表面深度值，M为侧表面最大值；

D＝T-M；

D为偏差值；

f_ns(i，j)＝f_s(i，j)+D；

f_ns(i，j)为调整之后侧表面的深度值；

用同样的方式处理背面扫描的深度图，得到正确的深度图像；

(7)根据平面镜反射原理，先将侧面深度图旋转180°，再对图片进行一个垂直镜像；其中图像旋转180°公式为：

I′＝M-i′-1

J′＝N-j′-1

其中i′，j′为旋转前图像坐标，M为图像宽度，N为图像高度，I′，J′为旋转之后图像坐标；

图像垂直镜像公式为：

I″＝M-i″-1

J″＝j″

其中i″，j″为垂直镜像前的图像坐标，M为图像宽度，I″，J″为垂直镜像之后的图像坐标；

(8)两幅深度图的两侧部分具有重合部分，根据重合部分的匹配特征点拼接深度图；

(9)对待扫描物品的纹理进行步骤(1)-(8)相同的变换操作，得到纹理立方体贴图。

2.根据权利要求1所述一种辅助三维扫描的方法，其特征在于，步骤(3)中，从最小深度值到最大深度值遍历t，当t使得值g＝W₀x(U₀-u)+W₁x(U₁-u)最大时，t即为分割的最佳阈值。

3.根据权利要求1所述一种辅助三维扫描的方法，其特征在于，步骤(8)点拼接的具体步骤为：

a)读入两张深度图像并分别提取SIFT特征；

b)利用k-d tree和BBF算法进行特征匹配查找，并根据最近邻和次近邻距离比值进行初步筛选；

c)利用RANSAC算法筛选匹配点并计算变换矩阵；

d)利用变换矩阵进行图像拼接，得到深度立方体贴图。