點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種點(diǎn)云處理技術(shù)，尤其涉及一種點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在點(diǎn)云掃描技術(shù)中，若要掃描完整的產(chǎn)品，需要在不同位置對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行掃描，之后 將不同位置掃描得到的點(diǎn)云進(jìn)行拼接，以獲得該產(chǎn)品的由點(diǎn)云組成的模型。一般而言，以往 的掃描方式是通過(guò)貼卷標(biāo)點(diǎn)的方式進(jìn)行拼接掃描，操作比較麻煩，需要人工在掃描治具上 貼上標(biāo)簽點(diǎn)，然后再將卷標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)掃入存盤(pán)，之后進(jìn)行卷標(biāo)點(diǎn)掃描。如此一來(lái)，卷標(biāo) 點(diǎn)掃描工序復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)，且效率及精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)，其可以不需要通過(guò)貼卷標(biāo)點(diǎn) 的方式進(jìn)行拼接掃描，節(jié)約了掃描時(shí)間，提高了掃描的效率和精度。
[0004] 還有必要提供一種點(diǎn)云拼接處理方法，其可以不需要通過(guò)貼卷標(biāo)點(diǎn)的方式進(jìn)行拼 接掃描，節(jié)約了掃描時(shí)間，提高了掃描的效率和精度。
[0005] -種點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行于主機(jī)中，該主機(jī)與旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接，該系統(tǒng)包 括：初始化模塊，用于將旋轉(zhuǎn)臺(tái)歸零，記錄旋轉(zhuǎn)臺(tái)的零度位置，并發(fā)送旋轉(zhuǎn)命令至旋轉(zhuǎn)臺(tái)，使 得旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)；創(chuàng)建模塊，用于創(chuàng)建世界坐標(biāo)系，及在旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一定角度后建立用戶坐標(biāo) 系，并掃描待測(cè)工件以得到點(diǎn)云；計(jì)算模塊，用于將所創(chuàng)建的用戶坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo) 系；拼接模塊，用于在世界坐標(biāo)系下，對(duì)所掃描的點(diǎn)云進(jìn)行拼接處理。
[0006] -種點(diǎn)云拼接處理方法，該方法運(yùn)用于主機(jī)中，該主機(jī)與旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接，該方法包括 如下步驟：將旋轉(zhuǎn)臺(tái)歸零，記錄旋轉(zhuǎn)臺(tái)的零度位置，并發(fā)送旋轉(zhuǎn)命令至旋轉(zhuǎn)臺(tái)，使得旋轉(zhuǎn)臺(tái) 旋轉(zhuǎn)；創(chuàng)建世界坐標(biāo)系，及在旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一定角度后建立用戶坐標(biāo)系，并掃描待測(cè)工件以得 到點(diǎn)云；將所創(chuàng)建的用戶坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系；在世界坐標(biāo)系下，對(duì)所掃描的點(diǎn)云進(jìn) 行拼接處理。
[0007] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)及方法，其可以不需要通過(guò)貼卷標(biāo)點(diǎn) 的方式進(jìn)行拼接掃描，節(jié)約了掃描時(shí)間，提高了掃描的效率和精度。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)較佳實(shí)施例的運(yùn)行環(huán)境示意圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)較佳實(shí)施例的功能模塊圖。
[0010] 圖3是本發(fā)明點(diǎn)云拼接處理方法較佳實(shí)施例的作業(yè)流程圖。
[0011] 圖4是本發(fā)明世界坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系的示意圖。
[0012] 主要元件符號(hào)說(shuō)明
[0013]
[0014]
[0015] 如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 如圖1所示，是本發(fā)明點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)較佳實(shí)施例的運(yùn)行環(huán)境示意圖。該點(diǎn)云 拼接處理系統(tǒng)10運(yùn)行于一臺(tái)主機(jī)1中，該主機(jī)1連接一臺(tái)顯示設(shè)備2及輸入設(shè)備3。該主 機(jī)1包括存儲(chǔ)設(shè)備12,至少一個(gè)處理器14。所述輸入設(shè)備3可以為鍵盤(pán)或鼠標(biāo)。所述主機(jī) 1為，但不限于，個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等設(shè)備。該主機(jī)1還連接有一旋轉(zhuǎn)臺(tái)4及量測(cè)設(shè)備5。 所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)4包括一個(gè)掃描設(shè)備40,通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)4的旋轉(zhuǎn)可以使得掃描設(shè)備40移動(dòng)至不同 的位置。該掃描設(shè)備40為點(diǎn)云掃描機(jī)臺(tái)（例如，結(jié)構(gòu)光三維掃描儀），該點(diǎn)云掃描機(jī)臺(tái)用 于通過(guò)一個(gè)或多個(gè)CCD(圖中未示出）在不同角度對(duì)量測(cè)設(shè)備5上的待測(cè)工件（圖中未示 出）進(jìn)行三維掃描，并計(jì)算得到組成待測(cè)工件的三維點(diǎn)云。所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)4還用于拍攝量測(cè) 設(shè)備5的二維圖片。
[0017] 在本實(shí)施例中，所述點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)10以軟件程序或指令的形式安裝在存儲(chǔ) 設(shè)備12中，并由處理器14執(zhí)行。在其它實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)設(shè)備12可以為主機(jī)1外接的 存儲(chǔ)器。所示存儲(chǔ)設(shè)備12存儲(chǔ)有主機(jī)1在不同角度對(duì)物體進(jìn)行拍攝的圖片及每張圖片對(duì) 應(yīng)的點(diǎn)云。
[0018] 如圖2所示，是本發(fā)明點(diǎn)云拼接處理系統(tǒng)10較佳實(shí)施例的功能模塊圖。該點(diǎn)云拼 接處理系統(tǒng)10包括初始化模塊100、創(chuàng)建模塊102、計(jì)算模塊104及模塊106。本發(fā)明所稱 的模塊是完成一特定功能的計(jì)算機(jī)程序段，比程序更適合于描述軟件在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過(guò) 程，因此本發(fā)明以下對(duì)軟件描述都以模塊描述。
[0019] 所述初始化模塊100用于初始化旋轉(zhuǎn)臺(tái)4。具體而言，所述初始化旋轉(zhuǎn)臺(tái)4包括將 旋轉(zhuǎn)臺(tái)4歸零，記錄旋轉(zhuǎn)臺(tái)4的零度位置，并發(fā)送旋轉(zhuǎn)命令至旋轉(zhuǎn)臺(tái)4,使得旋轉(zhuǎn)臺(tái)4旋轉(zhuǎn)到 所需的位置。旋轉(zhuǎn)臺(tái)4歸零之后，旋轉(zhuǎn)臺(tái)4接到所述初始化模塊100發(fā)送過(guò)來(lái)的旋轉(zhuǎn)命令 之后，旋轉(zhuǎn)臺(tái)4的角度傳感器（未示出）實(shí)時(shí)監(jiān)控旋轉(zhuǎn)臺(tái)4的旋轉(zhuǎn)角度，當(dāng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)4轉(zhuǎn)動(dòng)到 所需位置之后，所述初始化模塊100立即發(fā)送停止轉(zhuǎn)動(dòng)命令，并從旋轉(zhuǎn)臺(tái)4的角度傳感器中 獲取旋轉(zhuǎn)角度。
[0020] 所述創(chuàng)建模塊102用于創(chuàng)建世界坐標(biāo)系，及在旋轉(zhuǎn)臺(tái)4旋轉(zhuǎn)一定角度后建立用戶 坐標(biāo)系。具體而言，所述創(chuàng)建世界坐標(biāo)系的方法如下：以旋轉(zhuǎn)臺(tái)4旋轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，垂 直于旋轉(zhuǎn)臺(tái)面為Z軸，與旋轉(zhuǎn)臺(tái)兩邊平行的直線為X軸及Y軸建立空間直角坐標(biāo)系，即為世 界坐標(biāo)系。旋轉(zhuǎn)臺(tái)4每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度Θ建立一個(gè)用戶坐標(biāo)系，即該用戶坐標(biāo)系為世界坐標(biāo) 系旋轉(zhuǎn)一定角度Θ。換句話說(shuō)，用戶坐標(biāo)系及世界坐標(biāo)系原點(diǎn)相同。如圖4所示，ΟΧΥΖ為 所建立的世界坐標(biāo)系，0Χ1Υ1Ζ1為旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一定角度Θ所建立的用戶坐標(biāo)系。需要說(shuō)明 的是，旋轉(zhuǎn)臺(tái)4旋轉(zhuǎn)一定角度的位置后，還通過(guò)掃描設(shè)備4040掃描待測(cè)工件，已得到待測(cè)工 件的點(diǎn)云。
[0021] 所述計(jì)算模塊104用于將所創(chuàng)建的用戶坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系。
[0022] 具體而言，將所創(chuàng)建的用戶坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系的方式如下：
[0023] 定義一個(gè)世界坐標(biāo)系矩陣，該世界坐標(biāo)系矩陣為一個(gè)4行4列的矩陣，該世界坐標(biāo) 系矩陣為
[0024] 根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度Θ，計(jì)算出用戶坐標(biāo)系矩陣，該用戶坐標(biāo)系矩陣為一個(gè)4行4列的矩 陣，用戶坐標(biāo)系矩陣為
[0025] 根據(jù)用戶坐標(biāo)系矩陣將用戶坐標(biāo)系中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換公式 如下：A1 =A2*a2,其中，Α1為世界坐標(biāo)系的坐標(biāo),Α2為用戶坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。
[0026] 所述拼接模塊106用于在世界坐標(biāo)系下，對(duì)所掃描的點(diǎn)云進(jìn)行拼接處理。具體地 說(shuō)，在世界坐標(biāo)系下，將所掃描的點(diǎn)云之間的公共部份去掉，以完成所掃描的點(diǎn)云的拼接。
[0027] 如圖3所示，是本發(fā)明點(diǎn)云拼接處理方法較佳實(shí)施例的作業(yè)流程圖。
[0028]步驟S10,初始化模塊100初