[发明专利]三维传感器系统及三维数据获取方法

权利要求书

1.一种三维传感器系统，其特征在于，包括至少一图案投影器、至少三摄像头、一二维图像特征提取器、一三维点云生成器、一三维点云校验器；

所述图案投影器，用于同时投射出至少两条线状图案；

所述至少三摄像头，用于同步捕捉被扫描物体的二维图像；

所述二维图像特征提取器，用于提取所述二维图像上被扫描物体表面所述至少两条线状图案的二维线条集合；

所述三维点云生成器，用于将所述二维线条集合生成备选三维点集合，具体包括：所述三维点云生成器从两幅同步二维图像的二维线条集合中分别提取二维点数据，利用所述两幅同步二维图像对应的两个摄像头的空间位置关系，并根据三角法原理和极线约束原理计算得出所述备选三维点集合；

所述三维点云校验器，用于从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配物体表面的投影轮廓线的真实三维点集合，具体包括：所述三维点云校验器利用第三个或者更多的摄像头所拍摄的二维图像对所述备选三维点集合进行数据校验，并进行筛选得到真实的三维点集合；

所述三维点云校验器利用第三个或者更多的摄像头所拍摄的二维图像对所述备选三维点集合进行数据校验，并进行筛选得到真实的三维点集合，具体包括：所述备选三维点集合包括若干子集合，所述子集合与所述第三个摄像头的光心连线与所述第三个摄像头所拍摄的二维图像存在交点集合，所述三维点云校验器以所述交点集合到所述第三个摄像头所拍摄的二维图像上二维线条的距离作为依据，筛选出距离最小值所对应的子集合即为真实的三维点集合。

2.如权利要求1所述的三维传感器系统，其特征在于，所述二维图像特征提取器，用于提取所述二维图像上被扫描物体表面所述至少两条线状图案的二维线条集合，具体包括：所述二维图像特征提取器根据所述二维图像所对应摄像头的内参对所述二维图像进行畸变矫正，并根据像素灰度差异提取矫正图像中线条轮廓的连通区域，再根据所述连通区域内的灰度重心计算获得亚像素级的高光中心二维线条集合。

3.如权利要求1所述的三维传感器系统，其特征在于，所述线状图案为一个所述图案投影器投射，或多个所述图案投影器同时投射；所述线状图案为直线或曲线线条。

4.如权利要求1所述的三维传感器系统，其特征在于，所述图案投影器包括一线状激光器和一DOE分束元件，所述线状激光器通过所述DOE分束元件分出多条激光线段。

5.如权利要求1所述的三维传感器系统，其特征在于，所述图案投影器包括一投影仪，所述投影仪直接投出所述至少两条线状图案。

6.如权利要求1所述的三维传感器系统，其特征在于，所述三维传感器系统包括一同步触发器，所述同步触发器用于触发所述摄像头和所述图案投影器进行同步工作。

7.一种三维传感器系统，其特征在于，包括至少一图案投影器、至少两摄像头、一二维图像特征提取器、一三维点云生成器、一三维点云校验器；

所述图案投影器，用于同时投射出至少两条线状图案；

所述至少两摄像头，用于同步捕捉被扫描物体的二维图像；

所述二维图像特征提取器，用于提取所述二维图像上被扫描物体表面所述至少两条线状图案的二维线条集合；

所述三维点云生成器，用于将所述二维线条集合生成备选三维点集合，用于将所述二维线条集合生成备选三维点集合，具体包括：所述三维点云生成器从任一摄像头所捕捉图像的所述二维线条集合中提取二维点数据，利用所述图案投影器所投射的多个空间光面与该摄像头的空间位置关系，根据三角法原理得出所述备选三维点集合；

所述三维点云校验器，用于从所述备选三维点集合中筛选出正确匹配物体表面的投影轮廓线的真实三维点集合，具体包括：所述三维点云校验器将所述备选三维点集合与另外至少一个摄像头的图像进行校验，并进行筛选得到真实的三维点集合；

所述三维点云校验器将所述备选三维点集合与另外至少一个摄像头所拍摄的图像进行校验，并进行筛选得到真实的三维点集合，具体包括：所述备选三维点集合包括若干子集合，所述子集合与所述另外至少一个摄像头的光心连线与所述另外至少一个摄像头所拍摄的图像存在交点集合，所述三维点云校验器以所述交点集合到所述另外至少一个摄像头所拍摄的图像上二维线条的距离作为依据，筛选出距离最小值所对应的子集合即为真实的三维点集合。