[发明专利]一种手持式快速三维扫描系统及方法

权利要求书

1.一种手持式快速三维扫描系统，其特征在于，包括手持主体、按设定距离设置在所述手持主体上的深度相机和色彩相机、获取所述手持主体实时姿态数据的姿态获取模块、以及融合模块；

所述深度相机用于采集被测物体的实时深度图像数据；所述色彩相机用于采集被测物体的实时色彩图像数据；

所述融合模块与所述深度相机、色彩相机和姿态获取模块连接，用于融合同一时刻的所述实时深度图像数据、实时色彩图像数据和实时姿态数据，以得到三维图像数据。

2.根据权利要求1所述的手持式快速三维扫描系统，其特征在于，所述手持主体包括上部空腔、以及连接支撑所述上部空腔的手柄；

所述深度相机和色彩相机并排紧邻设置在所述上部空腔中，以基本消除所述深度相机和色彩相机采集的图像视差。

3.根据权利要求2所述的手持式快速三维扫描系统，其特征在于，所述姿态获取模块包括设置在所述手柄中的第一感测单元、和/或设置在所述上部空腔中的第二感测单元；所述第一感测单元和/或第二感测单元包括陀螺仪、加速度传感器、地磁仪中的一个或多个；或者

所述姿态获取模块包括姿态运算单元，用于计算相邻帧图像的移动以获取所述实时姿态数据。

4.根据权利要求1-3任一项所述的手持式快速三维扫描系统，其特征在于，所述融合模块包括超像素还原单元，用于将所述实时深度图像数据与所述实时色彩图像数据建立关联，为所述实时色彩图像数据的每个像素赋予对应的所述实时深度图像数据，以得到三维色彩点云。

5.根据权利要求4所述的手持式快速三维扫描系统，其特征在于，所述融合模块还包括姿态解算单元，用于计算光流场，并结合所述实时姿态数据进行姿态解算，以得到每一时刻的图像对应的实时姿态数据和相邻帧图像之间的变换矩阵。

6.根据权利要求5所述的手持式快速三维扫描系统，其特征在于，所述姿态解算单元包括光流场传感器，用于实时计算光流场；或者，

所述姿态解算单元根据所述色彩相机得到的实时色彩图像数据来实时计算光流场。

7.根据权利要求5所述的手持式快速三维扫描系统，其特征在于，所述融合模块还包括与所述超像素还原单元、姿态解算单元连接的点云注册单元，用于根据所述变换矩阵，将每一时刻的三维色彩点云融合为全局三维点云。

8.一种手持式快速三维扫描方法，其特征在于，包括：

S1：采集实时深度图像数据；

S2：采集实时色彩图像数据；

S3：获取手持主体的实时姿态数据；

S4：融合同一时刻的所述实时深度图像数据、实时色彩图像数据和实时姿态数据，以得到三维图像数据。

9.根据权利要求8所述的手持式快速三维扫描方法，其特征在于，在所述步骤S1、S2中，通过并排紧邻设置的深度相机和色彩相机分别采集所述实时深度图像数据和所述实时色彩图像数据；

在所述步骤S3中，通过设置在所述手持主体上的姿态获取模块，获取所述实时姿态数据；或者，通过姿态运算单元计算相邻帧图像的移动，以获取所述实时姿态数据。

10.根据权利要求8或9所述的手持式快速三维扫描方法，其特征在于，在所述步骤S4中，包括：

S4-1：将同一时刻的所述实时深度图像数据与所述实时色彩图像数据建立关联，为所述实时色彩图像数据的每个像素赋予对应的所述实时深度图像数据，以得到三维色彩点云；

S4-2：计算光流场，并结合所述实时姿态数据进行姿态解算，以得到每一时刻的图像对应的姿态和相邻帧图像之间的变换矩阵；

S4-3：根据所述变换矩阵，将每一时刻的三维色彩点云融合为全局三维点云。