[发明专利]便携式图像与激光融合的三维扫描系统

权利要求书

1.一种便携式图像与激光融合的三维扫描系统，其特征在于，所述便携式图像与激光融合的三维扫描系统包括：手持式数据采集设备及与所述手持式数据采集设备电连接的控制与数据处理终端；

所述手持式数据采集设备包括：三维激光扫描装置，所述三维激光扫描装置包括：二维激光扫描雷达、驱动器、大扭矩舵机及机械传动构件，所述驱动器与所述大扭矩舵机电连接；所述大扭矩舵机通过所述机械传动构件与所述二维激光扫描雷达连接，所述二维激光扫描雷达在所述机械传动构件的带动下做俯仰的扫描运动，所述三维激光扫描装置适于采集激光点云数据；惯性测量单元，适于采集所述手持式数据采集设备的位姿数据；主控单元，与所述惯性测量单元及所述控制与数据处理终端电连接，并通过所述驱动器的接口与所述驱动器电连接，适于对数据采集的控制及苏搜驱动器状态的运动控制，并将所述三维激光扫描装置及所述惯性测量单元采集的数据传送至所述控制与数据处理终端；高速运动摄像机，与所述控制与数据处理终端电连接，适于采集高清图像数据，并将采集的高清图像数据传送至所述控制与数据处理终端；所述高速运动摄像机为具有1080p分辨率、30fps、超宽视角的运动摄像机；所述高速运动摄像机通过数据线缆将实时影像数据以H.264的编码格式传送至所述控制与数据处理终端；

所述的控制与数据处理终端适于所述手持式数据采集设备的功能参数设置、机械装置的运动控制、激光点云数据处理、图像数据处理、点云与图像数据的融合、三维模型渲染与可视化数据处理算法。

2.根据权利要求1所述的便携式图像与激光融合的三维扫描系统，其特征在于：所述二维激光扫描雷达的发射光源为低功率红外线激光器，所述低功率红外线激光器采用调制脉冲方式驱动。

3.根据权利要求1所述的便携式图像与激光融合的三维扫描系统，其特征在于：所述主控单元适于所述惯性测量单元的初始化与校准、所述惯性测量单元的数据采集、所述二维激光扫描雷达的数据采集、所述大扭矩舵机的驱动控制；并适于将惯性测量数据、激光扫描数据以及所述大扭矩舵机的旋转角度进行关联后与所述控制与数据处理终端进行通信交互、数据传输。

4.根据权利要求1所述的便携式图像与激光融合的三维扫描系统，其特征在于：所述惯性测量单元集成于所述主控单元上，包括基于MEMS的三轴加速度计、三轴陀螺仪及三轴磁力计。

5.根据权利要求4所述的便携式图像与激光融合的三维扫描系统，其特征在于：所述惯性测量单元支持400KHz快速I²C读写；所述三轴加速度计及所述三轴陀螺仪可感知包括转动或步行的细节运动，所述三轴磁力计可感知真北方向。

6.根据权利要求1至5任一项中所述的便携式图像与激光融合的三维扫描系统，其特征在于：所述手持式数据采集设备还包括板载电池，适于为所述手持式数据采集设备供电；所述板载电池受控于所述主控单元，所述主控单元通过对所述板载电池电量信息的采集与计算，有效控制其他单元的工作模式与能耗，以延长所述板载电池的续航时间。

7.根据权利要求6所述的便携式图像与激光融合的三维扫描系统，其特征在于：所述板载电池为可充电锂电池。

8.根据权利要求7所述的便携式图像与激光融合的三维扫描系统，其特征在于：所述手持式数据采集设备还包括设备支架，所述设备支架包括：

主支架，适于安装所述三维激光扫描装置；

辅助支架，适于安装所述高速运动摄像机、所述主控单元及所述板载电池；

手握柄，连接所述主支架及所述辅助支架。

9.根据权利要求1所述的便携式图像与激光融合的三维扫描系统，其特征在于：所述控制与数据处理终端为便携式笔记本电脑。