掃描儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種掃描儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的3D掃描儀，圖像采集器采集的影像數(shù)據(jù)都直接發(fā)送至3D掃描儀的主控模塊。在影像數(shù)據(jù)的傳輸過程中，經(jīng)常由于傳輸帶寬不夠，或者受到圖像采集器與主控模塊之間的連接接口限制，使得影像數(shù)據(jù)丟失，嚴重影響到3D掃描儀的成像精度，不利于用戶準確的得到被掃描物體的外形參數(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的主要目的在于提供一種可緩存影像數(shù)據(jù)的掃描儀。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種掃描儀，所述掃描儀包括主控模塊、投影儀、圖像采集器，以及緩存器；
[0005]所述投影儀、緩存器，以及圖像采集器都與所述主控模塊電連接；
[0006]所述緩存器與所述圖像采集器電連接；
[0007]所述投影儀接收所述主控模塊所發(fā)送的圖像信息，并將所述圖像信息投影到被掃描物體的表面；所述圖像采集器對所述被掃描物體表面所反射的影像進行采集，并將采集的所述影像發(fā)送至緩存器，所述緩存器用于緩存所述影像，并將所述影像發(fā)送至所述主控豐旲塊。
[0008]優(yōu)選地，所述緩存器將接收到所述影像以恒定的速率發(fā)送至所述主控模塊。
[0009]優(yōu)選地，所述緩存器與所述主控模塊通過以太有線局域網(wǎng)或USB接口連接。
[0010]優(yōu)選地，所述緩存器與所述主控模塊通過無線網(wǎng)絡連接。
[0011]優(yōu)選地，所述掃描儀還包括圖像控制器，所述圖像控制器用于控制所述投影儀的投影參數(shù)和圖像采集器，所述圖像控制器分別與所述主控模塊、所述投影儀以及所述圖像采集器電連接。
[0012]優(yōu)選地，所述圖像采集器包括采集反饋單元，所述采集反饋單元用于實時的反饋所述圖像采集器的采集情況，所述采集反饋單元與所述圖像控制器電連接。
[0013]優(yōu)選地，所述緩存器包括緩存反饋單元，所述緩存反饋單元用于實時的反饋所述緩存器的緩存情況，所述緩存反饋單元與所述圖像控制器電連接。
[0014]優(yōu)選地，所述主控模塊包括生成單元和拼接單元；所述生成單元用于將所述影像生成所述被掃描物體的外形結(jié)構(gòu)；所述拼接單元用于將相鄰的所述外形結(jié)構(gòu)進行拼接；所述生成單元分別與所述拼接單元和所述緩存器電連接。
[0015]通過緩存器的設置，使得圖像采集器所采集的影像數(shù)據(jù)不直接傳送至主控模塊，而是先緩存于緩存器中，使得采集器所采集的影像數(shù)據(jù)穩(wěn)定的向主控模塊輸送，從而避免由于影像數(shù)據(jù)的數(shù)量大于帶寬和/接口承載能力，而出現(xiàn)丟幀和數(shù)據(jù)流失等現(xiàn)象的發(fā)生；通過圖像控制器、采集反饋單元和緩存反饋單元的設置，使得圖像控制器對投影儀的控制與圖像采集器和緩存器的工作能力相匹配，避免了由于圖像采集器的采集能力和緩存器的緩存能力不足，而導致的丟幀和數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生，有利于提高掃描儀的掃描效率和掃描準確度。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型掃描儀第一實施例的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型掃描儀第二實施例的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型掃描儀第三實施例的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實用新型圖像控制器及掃描儀第四實施例的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為圖3中主控模塊的細化功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0022]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]該掃描儀I包括主控模塊10、圖像控制器20、投影儀30，以及圖像采集器50。圖像控制器20、投影儀30，以及圖像采集器50均與主控模塊10電連接。圖像控制器20，用于接收主控模塊10發(fā)送的圖像控制信號，并根據(jù)圖像控制信號控制投影儀30進行投影；圖像控制信號包括待投影圖像的類型、待投影圖像的數(shù)量、投影待投影圖像的時間間隔，以及投影的幀率；投影儀用于根據(jù)圖像控制信號對被掃描物體進行投影；圖像采集器50，用于對被掃描物體表面反射的影像進行采集，并將采集的影像發(fā)送回主控模塊10 ;主控模塊10，用于根據(jù)影像形成被掃描物體的外形。
[0024]以下的實施例中，圖像控制信號以光柵圖像控制信號為例，掃描儀I以3D掃描儀I為例。
[0025]圖像控制器20應用于對輸入投影儀30的圖像控制信號進行執(zhí)行處理。該圖像控制器20包括FPGA(Field — Programmable Gate Array現(xiàn)場可編程門陣列)和DLP(DigitalLight Process1n數(shù)字光處理)單元。
[0026]其中，F(xiàn)PGA可對光柵圖像控制信號進行圖像處理和時鐘處理，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物，作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。具體地，圖像控制器根據(jù)圖像控制信號，確定待投影圖像的圖像類型，控制光柵圖像發(fā)送的幀率和發(fā)送的時間。通過FPGA的使用，使得發(fā)送光柵圖像的幀率可控，發(fā)送的具體時間可控，有利于更合理的調(diào)配光柵圖像控制信號的投影與圖像采集器50之間協(xié)調(diào)工作；大幅的提高了發(fā)送光柵圖像的幀率，所支持的理論幀率可達2K fps，即每秒所傳輸?shù)墓鈻艌D像可達2K幀。
[0027]DLP (Digital Light Process1n數(shù)字光處理)將FPGA處理后的光柵圖像控制信號發(fā)送至投影儀30。DLP單元對光柵圖像進行數(shù)字光學處理，其中利用到關(guān)鍵的元件DMD(Digital Micromirror Device數(shù)字微鏡元件)。DMD是在半導體芯片上布置一個由微鏡片(精密、微型的反射鏡)所組成的矩陣，每一個微鏡片控制投影畫面中的一個像素，本質(zhì)上來說，微鏡片的角度只有兩種狀態(tài):“開”和“關(guān)”。微鏡片在兩種狀態(tài)間切換的頻率是可以變化的，這使得DMD反射出的光線呈現(xiàn)出黑(微鏡片處于“關(guān)”狀態(tài))與白(微鏡片處于“開”狀態(tài))之間的各種灰度。DLP單元在接收光柵圖像控制信號后，將編輯好后的光柵圖像控制信號經(jīng)過數(shù)字光處理得到光柵圖像控制信號，并且將光柵圖像控制信號發(fā)送至投影儀30進行投影。
[0028]其中，圖像控制器20與掃描儀I的主控模塊10信號連接，連接的方式有多種，可以通過 URAT (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用異步收發(fā)傳輸器)來實現(xiàn)，也可以通過以太有線或無線局域網(wǎng)來實現(xiàn)，本實施例中，以URAT為優(yōu)，此種傳送方式使得主控模塊10發(fā)送的圖像控制信號可以穩(wěn)定、可靠、高速的傳輸至圖像控制器20。圖像控制器20在接收到圖像控制信號以后，根據(jù)圖像控制信號所包含的內(nèi)容，選擇待投影圖像的類型(光柵圖像)、確定待投影圖像的數(shù)量、投影待投影圖像的時間間隔，以及投影的幀率，圖像控制器20還根據(jù)所述確定的光柵圖像和數(shù)量，對光柵圖像進行投影時的排序。
[0029]投影儀30在接收到光柵圖像控制信號后，根據(jù)光柵圖像控制信號所包括的圖像類型，確定存儲在投影儀30內(nèi)的光柵圖像種類，根據(jù)設置的光柵圖像的發(fā)送時間確定每次發(fā)送光柵圖像的時間間隔，根據(jù)設置的光柵圖像的發(fā)送幀率確定實際的發(fā)送幀率。
[0030]本實施例中，通過圖像控制器20的作用，用戶可根據(jù)實際需求對圖像控制信號的內(nèi)容，待投影圖像的類型、光柵圖像的發(fā)送幀率、待投影圖像的數(shù)量，以及光柵圖像的發(fā)送時間進行設置，使得用戶可以得到根據(jù)需求編輯圖像控制信號的內(nèi)容、調(diào)整發(fā)送光柵圖像的時間和幀率，有利于提高投影儀30投影到被掃描物體40表面的投影效率和投影精度，進而有利于提高3D掃描儀I的掃描效率和掃描質(zhì)量，同時，由于掃描速度得到大幅的提升，使得3D掃描儀I可以掃描一定速度內(nèi)的移動物體，提高了 3D掃描儀I的適應性。
[0031]下面介紹3D掃描儀I圖像控制信號的投影過程和圖像采集器50與主控模塊10間的工作情況。
[0032]本實施例中，光柵圖像以結(jié)構(gòu)光柵為例，掃描儀I將結(jié)構(gòu)光柵投影到被掃描物體40表面的局部，結(jié)構(gòu)光柵被掃描物體40的表面以影像的形式反射至圖像采集器50，圖像采集器50將采集到影像發(fā)送回主控模塊10。其中，對于被掃描物體40表面的同一位置，投影儀30投射六組結(jié)構(gòu)光柵，圖像采集器50可以得到對應的六組影像，主控模塊10根據(jù)六組影像經(jīng)過計算形成被掃描物體40被投影的表面。
[0033]在上述過程中，圖像采集器50通過以太網(wǎng)或者USB3.0與主控模塊10連接，圖像采集器50采集的影像需要通過接口傳輸回主控模塊10。圖像采集器50和主控模塊10之間的最大傳輸速度受二者之間連接接口限制。為了精確的得到被掃描物體40的外形，使得投影儀30投射到被掃描物體40的光柵信息較多，從而使得圖像采集器50單位時間內(nèi)需要采集的影像數(shù)據(jù)龐大，從而使得圖像采集器50單位時間內(nèi)傳輸給主控模塊10的影像數(shù)據(jù)比較大。這就出現(xiàn)了需要通過的數(shù)據(jù)量大，而接口所允許的單位時間內(nèi)的信息交互量有限，圖像采集器50到主控模塊10之間的傳輸路徑帶寬冗余不夠的矛盾。
[0034]為了解決上述矛盾，在圖像采集器50和主控模塊10之間設置一緩存器60，該緩存器60用于緩存采集器發(fā)送至主控模塊10的影像數(shù)據(jù)。緩存器60接收圖像采集器50所發(fā)送的影像數(shù)據(jù)，然后將影像數(shù)據(jù)以某一恒定的速度發(fā)送至主控模塊10。同時，將圖像采集器50與圖像控制器20電連接，使得圖像控制器20和圖像采集器50之間相互協(xié)調(diào)。具體地，圖像采集器50與編輯器和控制電路21同時電連接，其中，緩存器60與主控模塊10的連接優(yōu)選為高帶寬的以太網(wǎng)，使得編輯器在用戶的操作下可對投影儀30的投影速率和投影時間進行調(diào)節(jié)，以使得投影速率與圖像采集器50的采集效率相匹配，使得圖像采集器50可以盡可能多的采集到被掃描物體40所述反射的影像數(shù)據(jù)。緩存器60和主控模塊10可以通過以太有線局域網(wǎng)、USB3.0或者無線網(wǎng)絡來實現(xiàn)連接。
[0035]圖像采集器50，緩存器60以及主控模塊10之間的傳輸關(guān)系具體為:圖像采集器50實時的采集影像數(shù)據(jù)，并將影像數(shù)據(jù)實時的發(fā)送至緩存器60，緩存器60按照預設的速率將影像數(shù)據(jù)發(fā)送至主控模塊10。為了更好的協(xié)調(diào)圖像控制器20、采集器和