CN107221025A - 一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***和方法 - Google Patents
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Abstract
一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***和方法，***包括有：电移台，安装在电移台的位移板上的用于照射被测物体的混合波长光带光源和用于采集被测物体图像的数字图像接收单元，所述的数字图像接收单元位于所述混合波长光带光源的上方，所述电移台中的伺服电机通过运动控制电缆连接运动控制卡，所述的数字图像接收单元通过视频电缆连接图像采集卡，所述的运动控制卡和图像采集卡均连接计算机的PCI‑E扩展槽。方法包括：将被测物体放在电移台前设定位置处；开启混合波长光带光源，照射在被测物体上；采集被测物体的数字图像序列；建立被测物体的三维彩色模型。本发明通过一次扫描就可以得到被测物体表面的三维彩色点云模型。
Description
技术领域
本发明涉及一种获取物体表面三维彩色信息的技术。特别是涉及一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***和方法。
背景技术
获取物体表面三维形貌和彩色纹理信息，建立三维彩色数字模型在工业生产制造、生物医疗、刑侦安防、古文物保护以及虚拟、增强现实等领域具有越来越大的社会需求和应用价值。
目前常用的物体表面三维点云获取方法主要有立体视觉法[1]、结构光投影法[2]、飞行时间法[3]、全息成像法[4]等。获取物体表面彩色纹理信息的方法有重复扫描法[5]，交替投射法[6]、伪随机阵列彩色面结构光法[7]以及分片贴图法[8]。天津大学葛宝臻等的专利“激光三维彩色扫描数字化方法及数字化仪”[9]采用线结构光扫描方式获得三维点云模型，通过围绕在被测物体四周的多个彩色相机获得自然光照明条件下的物体表面彩色纹理图像，然后通过标定得到的映射关系把彩色信息映射到三维点云上。目前获取三维彩色表面模型的方法普遍存在受光照影响严重，多次获得的三维彩色面片拼接效果差的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种通过一次扫描就可以得到被测物体表面的三维彩色点云模型的同步获取物体表面三维彩色点云模型的***和方法。
本发明所采用的技术方案是：一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***，包括计算机，还设置有电移台，安装在电移台的位移板上的用于照射被测物体的混合波长光带光源和用于采集被测物体图像的数字图像接收单元，其中，所述的数字图像接收单元位于所述混合波长光带光源的上方，所述电移台中的伺服电机通过运动控制电缆连接运动控制卡，所述的数字图像接收单元通过视频电缆连接图像采集卡，所述的运动控制卡和图像采集卡均连接计算机的PCI-E扩展槽。
所述的混合波长光带光源包括有安装在光源连接板前端面上的1个近红外线激光光源单元和2个以上的白光光带光源单元，其中，所述光源连接板的后端面固定连接在所述电移台的位移板上，前端面上沿长度方向形成有导线槽，所述1个近红外线激光光源单元位于光源连接板的中部，并通过嵌入在所述导线槽内的电源线连接电源，所述2个以上的白光光带光源单元等间隔的位于所述近红外线激光光源单元的两侧，并通过嵌入在所述导线槽内的电源线连接电源。
所述的近红外线激光光源单元包括有：后端固定在所述光源连接板上的安装底座，一体形成在所述安装底座前端的激光器套筒，以及通过紧固螺栓安装在所述激光器套筒内的近红外线激光器，所述近红外线激光器通过贯穿所述安装底座并嵌入在所述导线槽内的电源线连接电源。
所述的白光光带光源单元包括有：通过固定在所述光源连接板上的安装机构依次设置的位于所述光源连接板侧的白光LED、TIR透镜和柱面透镜，所述白光LED通过嵌入在所述导线槽内的电源线连接电源。
所述的安装机构包括一端固定在所述光源连接板上的筒状结构的TIR透镜座，套在TIR透镜座另一端外侧的柱面透镜套，所述TIR透镜座固定在所述光源连接板的这一端形成有向筒内凸进的套筒，所述套筒内嵌入有用于安装白光LED的LED光源座，所述的白光LED***LED光源座中心的通孔内，所述TIR透镜***在TIR透镜座内，所述柱面透镜安装在所述TIR透镜座远离光源连接板一端的端口上，并通过一体形成在所述柱面透镜套端口处的挡环进行定位。
所述的数字图像接收单元包括有：彩色图像传感器和灰度图像传感器，其中，所述的彩色图像传感器是由彩色面阵CCD摄像机和设置在所述彩色面阵CCD摄像机前端的可见光带通滤光片构成，所述的灰度图像传感器是由灰度面阵CCD摄像机和设置在所述灰度面阵CCD摄像机前端的近红外窄带滤光片构成。
一种用于同步获取物体表面三维彩色点云模型的***的方法，包括如下步骤：
1)将被测物体放在电移台前设定位置处；
2)开启混合波长光带光源，照射在被测物体上；
3)采集被测物体的数字图像序列；
4)建立被测物体的三维彩色模型。
步骤3)包括：
(1)对图像采集卡和运动控制卡进行初始化；
(2)启动电移台的伺服电机，使电移台开始扫描运动，并达到匀速运行状态；
(3)数字图像接收单元中的彩色图像传感器和灰度图像传感器按照相同帧频同步捕获被测物体表面散射回来的可见光信号和近红外光信号，并送入图像采集卡；
(4)图像采集卡生成光带彩色图像和光带灰度图像，并上传到计算机内存，同时记录位移台的位置；
(5)判断位移台是否到达设定的扫描行程，是则进入下一步，否则返回第(3)步；
(6)当位移台到达设定的扫描行程时，停止图像采集，伺服电机停止工作。
所述的初始化包括：设定图像采集卡采集图像时的亮度、对比度和饱和度，设定运动控制卡的运动速度、加速度和扫描行程，将电移台的位移台移动到伺服电机端的初始位置。
步骤4)包括：
(1)进行***标定
设线激光平面为世界坐标系OwXwYwZw的OwXwYw平面，则位于光平面上的被测物体表面任一点Pw的世界坐标记为Xw,Yw，0，与所述的Pw对应的灰度图像传感器采集的光带灰度图像上像素点pg的坐标记为ug,vg，与所述的Pw对应的彩色图像传感器采集的光带彩色图像上像素点pc的坐标记为uc,vc，根据摄像机针孔透视成像模型，Pw与pg以及pg与pc之间的映射关系分别用下式表示
式中[Xw Yw 1]T、[ug vg 1]T和[uc vc 1]T分别是点Pw、pg和pc的齐次坐标形式，其中[·]T表示矩阵的转置，λwg和λgc是比例系数，3×3矩阵Hwg和Hgc分别称为世界坐标系到光带灰度图像坐标系的单应矩阵以及光带灰度图像坐标系到光带彩色图像坐标系的单应矩阵，通过标定技术获得；
(2)应用灰度质心法计算光带灰度图像中光带中心线坐标，灰度质心法公式表示为
式中q是光带灰度图像中光带边缘上任一点，lq是以q为起点的光带横截面，f(qj)代表光带横截面lq上任一点qj的灰度值，是qj的像素坐标，gth为灰度阈值，γ是权值系数，根据灰度质心法公式计算得到的中心线像素坐标记为
其中，i表示采集的光带灰度图像的帧序号，k表示第i帧光带灰度图像中提取出的第k个光带中心线点；
(3)应用下式计算得到当前光带中心线对应的三维坐标点的Xw和Yw坐标分量
式中是Hwg的逆矩阵，λgw是任意的比例系数，
从而得到被测物体表面的完整三维点云模型如下
其中，表示采集第i帧光带灰度图像时位移台的运动位置；
(4)利用3×3矩阵Hgc从当前光带灰度图像对应的光带彩色图像得到光带中心线各点的颜色值，记为
RGBi,k|Ri,k,Gi,k,Bi,k,i＝1,2,…,M,k＝1,2,…,N
其中R，G，B分别代表颜色值的红，绿，蓝分量；
(5)将第(3)步得到的被测物体表面的三维点云模型与第(4)步得到的光带中心线各点的颜色值进行组合，并遍历所有的光带图像序列，最终得到被测物体表面的三维彩色点云模型
其中，ii表示模型中的点序号。
本发明的一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***和方法，首先最大的优点是通过一次扫描就可以得到被测物体表面的三维彩色点云模型；其次，本发明采用光功率稳定的LED白光光带光源和近红外线激光光源照明，不受环境光的影响，通过在镜头前加装滤光片确保采集到高质量的光带灰度图像和彩色图像；本发明所采用方法对被测物体无特殊要求，适用范围广，且***操作简单，自动化程度高。本发明可广泛应用于计算机辅助设计与制造、逆向工程、快速原型、虚拟现实、文物保护、文化娱乐等领域，可以有效提高建模速度和精度，缩短产品开发周期，提升相关产业的竞争力，具有较强的实用价值和广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明同步获取物体表面三维彩色点云模型的***的整体结构示意图；
图2是本发明中混合波长光带光源的整体结构示意图；
图3是本发明中近红外线激光光源单元的整体结构示意图；
图4是本发明中白光光带光源的结构示意图；
图5是本发明中白光光带光源安装座的结构示意图；
图6是本发明中数字图像序列的采集控制流程图；
图7是本发明中光带灰度位图中光带中心线提取示意图；
图8是本发明中灰度图像传感器采集的被测物体表面某位置的光带灰度位图；
图9是本发明中彩色图像传感器采集的对应图8采集位置的光带彩色位图的灰度图；
图10是本发明中三维彩色表面数字化结果实例效果图。
图中
1：混合波长光带光源 11：光源连接板
12：近红外线激光光源单元 121：安装底座
122：激光器套筒 123：近红外线激光器
124：紧固螺栓 13：白光光带光源单元
131：白光LED 132：TIR透镜
133：柱面透镜 134：TIR透镜座
135：LED光源座 136：柱面透镜套
137：套筒 138：挡环
14：导线槽 15：固定螺丝
2：数字图像接收单元 21：彩色图像传感器
211：彩色面阵CCD摄像机 212：可见光带通滤光片
22：灰度图像传感器 221：灰度面阵CCD摄像机
222：近红外窄带滤光片 3：电移台
31：位移板 4：计算机
5：运动控制电缆 6：视频电缆
7：图像采集卡 8：运动控制卡
9：被测物体
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***和方法做出详细说明。
如图1所示，本发明的一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***，包括计算机4，电移台3，安装在电移台3的位移板31上的用于照射被测物体9的混合波长光带光源1和用于采集被测物体9图像的数字图像接收单元2，其中，所述的数字图像接收单元2位于所述混合波长光带光源1的上方，所述电移台3中的伺服电机通过运动控制电缆5连接运动控制卡8，所述的数字图像接收单元2通过视频电缆6连接图像采集卡7，所述的运动控制卡8和图像采集卡7均连接计算机4的PCI-E扩展槽。
如图1、图2所示，所述的混合波长光带光源1包括有安装在光源连接板11前端面上的1个近红外线激光光源单元12和2个以上的白光光带光源单元13，其中，所述光源连接板11的后端面固定连接在所述电移台3的位移板31上，前端面上沿长度方向形成有导线槽14，所述1个近红外线激光光源单元12位于光源连接板11的中部，并通过嵌入在所述导线槽14内的电源线连接电源，所述2个以上的白光光带光源单元13等间隔的位于所述近红外线激光光源单元12的两侧，并通过嵌入在所述导线槽14内的电源线连接电源。
如图3所示，所述的近红外线激光光源单元12包括有：后端固定在所述光源连接板11上的安装底座121，一体形成在所述安装底座121前端的激光器套筒122，以及通过紧固螺栓124安装在所述激光器套筒122内的近红外线激光器123，所述近红外线激光器123通过贯穿所述安装底座121并嵌入在所述导线槽14内的电源线连接电源。
如图4所示，所述的白光光带光源单元13包括有：通过固定在所述光源连接板11上的安装机构依次设置的位于所述光源连接板11侧的白光LED131、TIR透镜132和柱面透镜133，所述白光LED131通过嵌入在所述导线槽14内的电源线连接电源。
如图5所示，所述的安装机构包括一端固定在所述光源连接板11上的筒状结构的TIR透镜座134，套在TIR透镜座134另一端外侧的柱面透镜套136，所述TIR透镜座134固定在所述光源连接板11的这一端形成有向筒内凸进的套筒137，所述套筒137内嵌入有用于安装白光LED131的LED光源座135，所述的白光LED131***LED光源座135中心的通孔内，所述TIR透镜132***在TIR透镜座134内，所述柱面透镜133安装在所述TIR透镜座134远离光源连接板11一端的端口上，并通过一体形成在所述柱面透镜套136端口处的挡环138进行定位。
所述的数字图像接收单元2包括有：彩色图像传感器21和灰度图像传感器22，其中，所述的彩色图像传感器21是由彩色面阵CCD摄像机211和设置在所述彩色面阵CCD摄像机211前端的可见光带通滤光片212构成，所述的灰度图像传感器22是由灰度面阵CCD摄像机221和设置在所述灰度面阵CCD摄像机221前端的近红外窄带滤光片222构成。
本发明的一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***，在使用时首先要调整电移台3，使之保持竖直状态；然后调整混合波长光带光源1，使之沿水平方向扇形发射具有一定厚度的白光光带和近红外线激光，近红外线激光位于白光光带中间位置，且光带光源在距电移台3设定距离d处达到设定的照明宽度w。
调整数字图像接收单元2中彩色图像传感器和灰度图像传感器的姿态，分别使彩色图像传感器和灰度图像传感器的光轴与竖直方向夹角为设定的角度α，且两光轴和近红外线激光平面在距离电移台3设定距离d处相交在一点。
本发明的一种用于同步获取物体表面三维彩色点云模型的***的方法，包括如下步骤：
1)将被测物体放在电移台前设定位置处；
2)开启混合波长光带光源，照射在被测物体上；
3)采集被测物体的数字图像序列；如图6所示，包括：
(1)对图像采集卡和运动控制卡进行初始化；
所述的初始化包括：设定图像采集卡采集图像时的亮度、对比度和饱和度，设定运动控制卡的运动速度、加速度和扫描行程，将电移台的位移台移动到伺服电机端的初始位置。
(2)启动电移台的伺服电机，使电移台开始扫描运动，并达到匀速运行状态；
(3)数字图像接收单元中的彩色图像传感器和灰度图像传感器按照相同帧频同步捕获被测物体表面散射回来的可见光信号和近红外光信号，并送入图像采集卡；
(4)图像采集卡生成光带彩色图像和光带灰度图像，并上传到计算机内存，同时记录位移台的位置；
(5)判断位移台是否到达设定的扫描行程，是则进入下一步，否则返回第(3)步；
(6)当位移台到达设定的扫描行程时，停止图像采集，伺服电机停止工作。
4)建立被测物体的三维彩色模型，包括：
(1)进行***标定
设线激光平面为世界坐标系OwXwYwZw的OwXwYw平面，则位于光平面上的被测物体表面任一点Pw的世界坐标记为Xw,Yw，0，与所述的Pw对应的灰度图像传感器采集的光带灰度图像上像素点pg的坐标记为ug,vg，与所述的Pw对应的彩色图像传感器采集的光带彩色图像上像素点pc的坐标记为uc,vc，根据摄像机针孔透视成像模型，Pw与pg以及pg与pc之间的映射关系分别用下式表示
式中[Xw Yw 1]T、[ug vg 1]T和[uc vc 1]T分别是点Pw、pg和pc的齐次坐标形式，其中[·]T表示矩阵的转置，λwg和λgc是比例系数，3×3矩阵Hwg和Hgc分别称为世界坐标系到光带灰度图像坐标系的单应矩阵以及光带灰度图像坐标系到光带彩色图像坐标系的单应矩阵，通过标定技术获得；
(2)应用灰度质心法计算光带灰度图像中光带中心线坐标。参考图7，灰度质心法公式表示为
式中，q是光带灰度图像中光带边缘上任一点，lq是以q为起点的光带横截面，f(qj)代表光带横截面lq上任一点qj的灰度值，是qj的像素坐标，gth为灰度阈值，γ是权值系数，一般取1或2。根据灰度质心法公式计算得到的中心线像素坐标记为
其中，i表示采集的光带灰度图像的帧序号，k表示第i帧光带灰度图像中提取出的第k个光带中心线点；
(3)应用下式计算得到当前光带中心线对应的三维坐标点的Xw和Yw坐标分量，
式中是Hwg的逆矩阵，λgw是任意的比例系数，
从而得到被测物体表面的完整三维点云模型如下
其中，表示采集第i帧光带灰度图像时位移台的运动位置；
(4)利用3×3矩阵Hgc从当前光带灰度图像对应的光带彩色图像得到光带中心线各点的颜色值，记为
RGBi,k|Ri,k,Gi,k,Bi,k,i＝1,2,…,M,k＝1,2,…,N
其中R，G，B分别代表颜色值的红，绿，蓝分量；
(5)将第(3)步得到的被测物体表面的完整三维点云模型与第(4)步得到的光带中心线各点的颜色值进行组合，并遍历所有的光带图像序列，最终得到被测物体表面的三维彩色点云模型
其中，ii表示模型中的点序号。
下面给出具体的实例：
首先，设定同步获取物体表面三维彩色点云模型的***单次扫描区域范围为：在水平方向上宽度300mm×深度400mm，高度方向300mm，扫描区域水平方向的中心位置到电移台的距离d＝400mm。
根据设定的高度方向的扫描范围，位移台的有效行程选为300mm。混合波长光带光源通过连接板与位移台连接。
近红外线激光波长选为850nm，有效扇形发散角为55度，在距离电移台400mm位置处，线激光平面厚度约1mm，宽度超过400mm；白光光带光源由LED白光光源、TIR透镜和柱面透镜组合而成，单个白光光带光源的扇形发散角约18度，在距离电动平移台400mm位置处，白光光带厚度约20mm，有效宽度约120mm。通过在近红外线激光光源左右两侧等间距各安装两个白光光带光源，使之在400mm距离处，照明宽度达到400mm(相邻白光光带有重叠区域)。
彩色图像传感器和灰度图像传感器均选用1/3英寸CCD传感器，图像分辨率1920×1080pixels，分别配以8mm镜头，彩色图像传感器镜头前加装400～700nm白光波段带通滤光片，灰度图像传感器镜头前加装850±30nm窄带近红外滤光片。两传感器光轴与竖直方向夹角α＝26.4度，传感器镜头的光心到激光平面的距离为260mm。两传感器的光轴在距离电移台400mm位置处的激光平面上相交。
控制终端的计算机安装Window8.1操作***，图像采集卡选用嘉恒中自OK系列采集卡，帧频30帧/秒，一卡可接入两路图像信号；运动控制卡选用MPC08系列PCIE板卡。控制软件基于VS 2010、图像采集卡和运动控制卡的库函数二次开发获得。
设定位移台的运动速度，结合图像采集卡的采集帧率，保证在高度方向每隔0.5mm采集光带灰度图像和光带彩色图像各一帧。在被测物体表面某位置采集的光带灰度图像和光带彩色图像分别如图8和9所示。
首先应用张正友摄像机标定方法获得灰度图像传感器图像坐标系和世界坐标系之间的单应矩阵Hwg以及灰度图像传感器图像坐标系与彩色图像传感器图像坐标系之间的单应矩阵Hgc。设定灰度阈值gth＝80，γ＝1，然后根据本发明方法中步骤4)的过程得到被测物体表面的三维彩色点云模型，结果如图10所示。
参考文献如下：
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Claims (10)
1.一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***，包括计算机(4)，其特征在于，还设置有电移台(3)，安装在电移台(3)的位移板(31)上的用于照射被测物体(9)的混合波长光带光源(1)和用于采集被测物体(9)图像的数字图像接收单元(2)，其中，所述的数字图像接收单元(2)位于所述混合波长光带光源(1)的上方，所述电移台(3)中的伺服电机通过运动控制电缆(5)连接运动控制卡(8)，所述的数字图像接收单元(2)通过视频电缆(6)连接图像采集卡(7)，所述的运动控制卡(8)和图像采集卡(7)均连接计算机(4)的PCI-E扩展槽。
2.根据权利要求1所述的一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***，其特征在于，所述的混合波长光带光源(1)包括有安装在光源连接板(11)前端面上的1个近红外线激光光源单元(12)和2个以上的白光光带光源单元(13)，其中，所述光源连接板(11)的后端面固定连接在所述电移台(3)的位移板(31)上，前端面上沿长度方向形成有导线槽(14)，所述1个近红外线激光光源单元(12)位于光源连接板(11)的中部，并通过嵌入在所述导线槽(14)内的电源线连接电源，所述2个以上的白光光带光源单元(13)等间隔的位于所述近红外线激光光源单元(12)的两侧，并通过嵌入在所述导线槽(14)内的电源线连接电源。
3.根据权利要求2所述的一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***，其特征在于，所述的近红外线激光光源单元(12)包括有：后端固定在所述光源连接板(11)上的安装底座(121)，一体形成在所述安装底座(121)前端的激光器套筒(122)，以及通过紧固螺栓(124)安装在所述激光器套筒(122)内的近红外线激光器(123)，所述近红外线激光器(123)通过贯穿所述安装底座(121)并嵌入在所述导线槽(14)内的电源线连接电源。
4.根据权利要求2所述的一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***，其特征在于，所述的白光光带光源单元(13)包括有：通过固定在所述光源连接板(11)上的安装机构依次设置的位于所述光源连接板(11)侧的白光LED(131)、TIR透镜(132)和柱面透镜(133)，所述白光LED(131)通过嵌入在所述导线槽(14)内的电源线连接电源。
5.根据权利要求4所述的一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***，其特征在于，所述的安装机构包括一端固定在所述光源连接板(11)上的筒状结构的TIR透镜座(134)，套在TIR透镜座(134)另一端外侧的柱面透镜套(136)，所述TIR透镜座(134)固定在所述光源连接板(11)的这一端形成有向筒内凸进的套筒(137)，所述套筒(137)内嵌入有用于安装白光LED(131)的LED光源座(135)，所述的白光LED(131)***LED光源座(135)中心的通孔内，所述TIR透镜(132)***在TIR透镜座(134)内，所述柱面透镜(133)安装在所述TIR透镜座(134)远离光源连接板(11)一端的端口上，并通过一体形成在所述柱面透镜套(136)端口处的挡环(138)进行定位。
6.根据权利要求1所述的一种同步获取物体表面三维彩色点云模型的***，其特征在于，所述的数字图像接收单元(2)包括有：彩色图像传感器(21)和灰度图像传感器(22)，其中，所述的彩色图像传感器(21)是由彩色面阵CCD摄像机(211)和设置在所述彩色面阵CCD摄像机(211)前端的可见光带通滤光片(212)构成，所述的灰度图像传感器(22)是由灰度面阵CCD摄像机(221)和设置在所述灰度面阵CCD摄像机(221)前端的近红外窄带滤光片(222)构成。
7.一种用于权利要求1所述的同步获取物体表面三维彩色点云模型的***的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将被测物体放在电移台前设定位置处；
2)开启混合波长光带光源，照射在被测物体上；
3)采集被测物体的数字图像序列；
4)建立被测物体的三维彩色模型。
8.根据权利要求7的所述的用于同步获取物体表面三维彩色点云模型的***的方法，其特征在于，步骤3)包括：
(1)对图像采集卡和运动控制卡进行初始化；
(2)启动电移台的伺服电机，使电移台开始扫描运动，并达到匀速运行状态；
(3)数字图像接收单元中的彩色图像传感器和灰度图像传感器按照相同帧频同步捕获被测物体表面散射回来的可见光信号和近红外光信号，并送入图像采集卡；
(4)图像采集卡生成光带彩色图像和光带灰度图像，并上传到计算机内存，同时记录位移台的位置；
(5)判断位移台是否到达设定的扫描行程，是则进入下一步，否则返回第(3)步；
(6)当位移台到达设定的扫描行程时，停止图像采集，伺服电机停止工作。
9.根据权利要求8的所述的用于同步获取物体表面三维彩色点云模型的***的方法，其特征在于，所述的初始化包括：设定图像采集卡采集图像时的亮度、对比度和饱和度，设定运动控制卡的运动速度、加速度和扫描行程，将电移台的位移台移动到伺服电机端的初始位置。
10.根据权利要求7的所述的用于同步获取物体表面三维彩色点云模型的***的方法，其特征在于，步骤4)包括：
(1)进行***标定
设线激光平面为世界坐标系OwXwYwZw的OwXwYw平面，则位于光平面上的被测物体表面任一点Pw的世界坐标记为Xw,Yw，0，与所述的Pw对应的灰度图像传感器采集的光带灰度图像上像素点pg的坐标记为ug,vg，与所述的Pw对应的彩色图像传感器采集的光带彩色图像上像素点pc的坐标记为uc,vc，根据摄像机针孔透视成像模型，Pw与pg以及pg与pc之间的映射关系分别用下式表示
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式中[Xw Yw 1]T、[ug vg 1]T和[uc vc 1]T分别是点Pw、pg和pc的齐次坐标形式，其中[·]T表示矩阵的转置，λwg和λgc是比例系数，3×3矩阵Hwg和Hgc分别称为世界坐标系到光带灰度图像坐标系的单应矩阵以及光带灰度图像坐标系到光带彩色图像坐标系的单应矩阵，通过标定技术获得；
(2)应用灰度质心法计算光带灰度图像中光带中心线坐标，灰度质心法公式表示为
式中q是光带灰度图像中光带边缘上任一点，lq是以q为起点的光带横截面，f(qj)代表光带横截面lq上任一点qj的灰度值，是qj的像素坐标，gth为灰度阈值，γ是权值系数，根据灰度质心法公式计算得到的中心线像素坐标记为
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其中，i表示采集的光带灰度图像的帧序号，k表示第i帧光带灰度图像中提取出的第k个光带中心线点；
(3)应用下式计算得到当前光带中心线对应的三维坐标点的Xw和Yw坐标分量
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式中是Hwg的逆矩阵，λgw是任意的比例系数，
从而得到被测物体表面的完整三维点云模型如下
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其中，表示采集第i帧光带灰度图像时位移台的运动位置；
(4)利用3×3矩阵Hgc从当前光带灰度图像对应的光带彩色图像得到光带中心线各点的颜色值，记为
RGBi,k|Ri,k,Gi,k,Bi,k,i＝1,2,…,M,k＝1,2,…,N
其中R，G，B分别代表颜色值的红，绿，蓝分量；
(5)将第(3)步得到的被测物体表面的三维点云模型与第(4)步得到的光带中心线各点的颜色值进行组合，并遍历所有的光带图像序列，最终得到被测物体表面的三维彩色点云模型
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其中，ii表示模型中的点序号。
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