(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211064067.2 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 深度创新科技 （深圳） 有限公司 地址 518000 广东省深圳市南 山区粤海街 道科技南十路6号深圳航天科技创新 研究院大厦B5 01 (72)发明人 王嘉鑫　李杰　朱宪伟　蒋进　 罗全　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 王浩 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 3/40(2006.01) G06T 7/80(2017.01)G06F 17/16(2006.01) B25J 18/00(2006.01) B25J 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种三维重建方法、 设备及 介质 (57)摘要 本发明公开了一种三维重建方法、 设备及介 质， 其方法包括： 通过标定指针与棋盘格标定板 计算关节机器人的末端法兰与3D相机的位置关 系； 将待扫描物 体放置于关节机器人的末端法兰 处， 根据位置关系控制待扫描物体变换位姿； 扫 描每个位姿下的待扫描物体， 得到待扫描物体在 每个位姿下的点云； 将每个位姿下的点云拼接得 到待扫描物体的重建三维模型。 本发 明可以使待 扫描物体能全范围各个细节都能处于3D相机的 视野范围、 景深范围内， 能精确、 细 节全面地还原 待扫描物体表面的纹理信息， 具有高适用性、 高 实用性和高效率 性。 权利要求书3页 说明书13页 附图6页 CN 115546396 A 2022.12.30 CN 115546396 A 1.一种三维重建方法， 其特征在于， 用于三维重建系统， 所述三维重建系统包括3D相 机、 关节机器人、 标定指针和棋盘格标定板； 所述3D相机通过龙门架设置于台架上， 所述关 节机器人用于调整待扫描物体的位姿， 所述关节机器人设置于台架底座， 所述标定指针设 置于所述关节机器人 的末端法兰上， 所述棋盘格标定板设置于台架底座； 所述三维重建方 法包括： 通过所述标定指针与所述棋盘格标定板计算所述关节机器人的末端法兰与所述3D相 机的位置关系； 将待扫描物体放置于所述关节机器人的末端法兰处， 根据 所述位置关系 控制所述待扫 描物体变换位姿； 扫描每个所述位姿下的所述待扫描物体， 得到所述待扫描物体在每个所述位姿下的点 云； 将每个所述位姿下的点云拼接得到所述待扫描物体的重建三维模型。 2.根据权利要求1所述的三维重建方法， 其特征在于， 所述通过所述标定指针与所述棋 盘格标定板计算所述关节机器人的末端法兰与3D相机的位置关系， 包括： 设定标定指针坐标系 、 关节机器人本体坐标系和3D相机坐标系； 通过3D相机获取所述棋盘格标定板的图像， 将所述棋盘格标定板的图像 中的角点转化 为所述3D相机坐标系中的角点 坐标； 获取所述标定指针的末端在所述关节机器人本体坐标系的标定指针坐标； 通过所述3D相机坐标系中的角点坐标和所述关节机器人本体坐标系的标定指针坐标 计算所述3D相机坐标系与所述关节机器人本体坐标系之间的转换矩阵； 通过所述标定指针坐标和至少三个所述3D相机坐标系中的角点坐标优化所述转换矩 阵， 并将优化后的所述 转换矩阵作为关节机器人末端法兰与3D相机的位置关系。 3.根据权利要求2所述的三维重建方法， 其特征在于， 所述通过所述3D相机坐标系中的 角点坐标和所述关节机器人本体坐标系的标定指针坐标计算所述3D相 机坐标系与所述关 节机器人本体坐标系的转换矩阵， 包括： PBASE＝TTOOL2BASE*TCAM2TOOL*PCAM TCAM2BASE＝TTOOL2BASE*TCAM2TOOL＝PBASE*(PCAM)‑1 其中， PBASE表示关节 机器人本体坐标系中的点坐标， PCAM表示3D相机坐标系中的点坐标， TTOOL2BASE表示3D相机坐标系中的标定指针点坐标转换为关节机器人本体坐标系中的点坐标 的转换矩阵， TCAM2TOOL表示3D相机坐标系中的点坐 标转换为关节机器人本体坐 标系中的点坐 标的转换矩阵。 4.根据权利要求3所述的三维重建方法， 其特征在于， 所述通过所述标定指针坐标和至 少三个所述3D相机坐标系中的角点坐标优化所述转换矩阵， 并将优化后的所述转换矩阵作 为关节机器人末端法兰与3D相机的位置关系， 包括： 获取所述3D相机坐标系中的角点点云集合P＝{p1， p2， p3， ...pn}和所述关节机器 人本体 坐标系中所述标定指针坐标的点云集合Q＝{q1， q2， q3， ...qn}； 其中， 所述角点点云集合P和 所述点云集合Q的对应关系是： qi＝R*pi+t 其中， R表示3x3的旋转矩阵， t 表示3x1的平 移矩阵；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115546396 A 2对所述角点 点云集合P和所述 点云集合Q进行质心求 解： 其中， p表示所述点云集合P对应的质心求解结果， q表示所述点云集合Q对应的质心求 解结果； 对所述点云集合P对应的质心和所述 点云集合Q对应的质心进行去质心运 算： p′i＝pi‑p q′i＝qi‑q 其中， p′i表示所述点云集合P对应的质心求解结果的去质心结果， q ′i表示所述点云集 合Q对应的质心求 解结果的去质心结果； 通过如下 方式计算 误差最小的旋转矩阵和平 移矩阵： 计算旋转矩阵和平 移矩阵的最小误差： 其中， minR， tE表示最小误差； 计算所述 最小误差对应的最佳旋转矩阵和最佳平 移矩阵： t*＝p‑Rq tr(RH)≥t r(RH)＝t r(BR*H) H＝U∑VT R*＝VUT 其中， R*表示最佳旋转矩阵， t*表示最佳平移矩阵， H表示中间代量， pi′T表示p′i的转置， U表示正定矩阵， ∑表示对角矩阵， VT表示正定矩阵的转置； 根据所述 最佳旋转矩阵和所述 最佳平移矩阵修改所述 转换矩阵的参数。 5.根据权利要求4所述的三维重建方法， 其特征在于， 所述根据 所述位置关系 控制所述 待扫描物体 变换位姿， 包括： 获取在所述3D相机坐标系下的所述待扫描物体的点云， 并将所述待扫描物体的点云和 四元数组合表示第一 点位； 根据所述位置关系的优化后的转换矩阵将所述第一点位转换为所述关节机器人本体 坐标系下的第二 点位； 计算预设的待扫描点 位变换到所述第二 点位的对应的旋转平 移矩阵； 根据所述旋转平 移矩阵使所述待扫描物体 变换位姿。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115546396 A 3