[发明专利]一种辅助三维扫描的装置及方法

摘要

本发明公开了属于三维扫描与图像处理技术领域的一种辅助三维扫描的装置及方法。该装置包括三维扫描仪和平面镜。前表面反射镜是在光学玻璃的前表面，通过真空镀膜镀一层金属薄膜，使入射光反射的光学元件。使用时，平面镜的镜面与被扫描物品的水平面呈45°夹角设置，平面镜的镜面与三维扫描仪的平台呈135°夹角设置。本发明利用平面镜反射原理，在被扫描物体四周放置平面镜，在扫描物体上表面的同时也扫描侧面，将物体翻转过来扫描背面时，同时也会扫描到侧面，利用两幅深度图侧面部分的匹配点，将两幅深度图拼接在一起，得到立体贴图。本发明的辅助三维扫描的装置适合于扫描具有一定厚度的文物素材，可以得到全面的文物侧部信息。

主权项

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(fs(i，j))；fs(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；fns(i，j)＝fs(i，j)+D；fns(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′‑1J′＝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″‑1J″＝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。