CN103606187A - 一种人体三维扫描重建装置和方法 - Google Patents

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朱江涛
周亮
鲁栋栋
孙志海
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Abstract

本发明涉及一种人体三维扫描重建的装置和方法。本发明将2台Kinect相机分别固定在固定杆上离地面0.5m和1.4m高度处并通过USB数据线与计算机相连接；在固定杆的一侧设置电动云台，2台Kinect相机镜头朝向电动云台。开启计算机，初始化系统的参数，人体站立于电动云台上；开启电动云台使其以2rpm匀速转动，同时启动2台Kinect相机扫描人体，分别采集人体上下两片点云格式三维数据；然后使用迭代最近点拼接方法拼接两部分的三维数据，得到最终完整的三维人体模型。本发明装置构成合理、简洁，方法便捷，运用本发明可以快速扫描得到人体的完整三维数据，成本低、操作简单、使用方便。

Description

一种人体三维扫描重建装置和方法
技术领域
本发明涉及三维重建技术领域，特别是涉及人体三维扫描的装置，同时提出了运用该装置实施人体三维重建的方法。
背景技术
计算机三维重建技术可以将现实中的物体转化为数字化模型，以便后续进一步的研究和处理。三维人体模型在动画制作、服装设计、工业等领域有着非常广泛的应用。目前，公知的人体三维重建方法主要是通过结构光、激光扫描设备，将人体的三维信息数字化。但是，上述方法中，激光扫描仪属于非接触式光学测量仪器，将激光（常采用低功率的可见光激光，如氦氖激光、半导体激光）射入扫描仪形成激光光束，并主动投射到物体表面，接受物体表面反射的信号进行测量，该仪器通常体积庞大，需搭建复杂的支架，激光对使用人员的眼睛也有一定危害；结构光扫描仪（例如德国GOM公司的ATOS三维扫描仪）通过光栅投影装置投影数幅特定编码的结构光到待测物体表面，成一定夹角的两个摄像头同步采得相应图像，然后对图象进行解码和相位计算，得到物体表面点的三维坐标，它受环境光影响较大，受物体表面颜色限制，不能测量黑色物体和反光物体。在使用前，两种扫描设备都需要标定，一旦装置位置移动，则需重新标定。此外结构光和激光设备价格昂贵，对使用人员的操作能力要求高。已有少数基于Kinect深度相机的扫描系统，但也存在着装置复杂、扫描结果需后期处理且生成的三维模型表面粗糙等情况，由于装置和后期处理的影响，扫描重建的速度较慢。
发明内容
为了克服现有的人体三维重建方法设备昂贵、操作复杂的不足, 本发明提供一种人体三维扫描重建方法，该方法不仅能快速重建三维人体，而且使用方便、成本低廉，不受环境光影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一个方面，一种人体三维扫描重建装置，包括Kinect深度相机2台、固定杆、电动云台、计算机和USB数据线；所述固定杆相对于地面垂直设置；所述2台Kinect深度相机分别固定在固定杆的上下两处并通过USB数据线与计算机相连接；所述电动云台设置在固定杆的一侧，所述2台Kinect深度相机镜头朝向电动云台；所述计算机安装有数据采集处理系统。
优选地，所述固定于固定杆上的2台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.3～0.8m和1.2～1.6m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.2～1.8m。
更优选地，所述固定于固定杆上的2台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.5m和1.4m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.5m。
第二个方面，一种人体三维扫描重建的方法，其运用上述人体三维扫描重建装置，该人体三维扫描重建装置包括Kinect深度相机2台、固定杆、电动云台、计算机和USB数据线；所述固定杆相对于地面垂直设置；所述2台Kinect深度相机分别固定在固定杆的上下两处并通过USB数据线与计算机相连接；所述电动云台设置在固定杆的一侧，所述2台Kinect深度相机镜头朝向电动云台；所述计算机安装有数据采集处理系统。
作为优选，所述固定于固定杆上的2台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.3～0.8m和1.2～1.6m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.2～1.8m。
作为进一步的优选，所述固定于固定杆上的2台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.5m和1.4m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.5m。
所述人体三维扫描重建的方法包括如下步骤：
(a) 开启计算机，初始化数据采集处理系统的参数，包括采集的帧速率和采集精度。 
(b) 人体站立于电动云台上。
(c) 开启电动云台使匀速转动，同时启动2台Kinect深度相机扫描人体，分别采集人体上下两片点云格式三维数据。
(d) 使用迭代最近点拼接方法拼接两部分的三维数据，得到最终完整的三维人体模型。
优选地，所述电动云台的转速为2rpm。
优选地，所述的2台Kinect深度相机采集点云格式三维数据的步骤为：
(I)  初始时三维人体模型设为空。
(II) 采集一帧深度图像数据。
(III) 将深度帧融入三维人体模型。
(IV) 若采集结束，继续下一步骤，否则转到步骤(II)。
(V) 输出人体的三维数据。
在本发明中，2台Kinect深度相机固定在固定杆上的高度可根据待三维扫描重建的人体高度进行调整，电动云台与固定杆之间的距离也可根据需要进行调整。同时应当根据采集精度要求设定初始化系统参数，每米采集点数可选为128、256、512、640个。
本发明所述的数据采集处理系统由采集和拼接两个模块组成。软件启动后，首先对系统参数进行初始化，设定采集的频率、分辨率、扫描精度等参数，随后两台Kinect深度相机同时开始运作，分别扫描人体上下两部分，生成人体的上下两片点云数据；其后，首先对两片点云进行去噪等预处理，然后利用标定结果和迭代最近点拼接方法，对两片点云进行拼接（配准），最终得到人体的完整点云数据。
本发明装置构成合理、简洁，方法便捷，运用本发明可以快速地扫描得到人体的完整三维数据，成本低、操作简单、使用方便。
附图说明
图1是本发明一种具体实施方式的装置示意图，其中1-固定杆，2-Kinect深度相机，3-Kinect深度相机，4-电动云台，6-计算机，7-USB数据线，8-USB数据线。
图2是本发明一种具体实施方式的方法流程图。
图3是本发明一种具体实施方式的方法中Kinect深度相机扫描过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：一种人体三维扫描重建装置
如图1所示，它包括两台Kinect深度相机2、3，固定杆1、电动云台4、计算机6和USB数据线7、8。固定杆1相对于地面垂直设置；2台Kinect深度相机2和3固定在固定杆1的上，并通过USB数据线7和8与计算机6相连接；电动云台4设置在固定杆1的一侧；2台Kinect深度相机2和3镜头均朝向电动云台4；计算机6安装有数据采集处理系统。Kinect深度相机的有效拍摄距离为1.2m～3.5m。其深度数据的获取精度随拍摄距离的增加不断下降。而拍摄距离过近，则两台Kinect相机无法扫描到完整的人体。因此优选设置所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.2～1.8m。Kinect深度相机垂直方向可视角度为43°，相应距离下的单台Kinect深度相机垂直方向可拍摄的人体高度范围为0.94m～1.42m，所述固定于固定杆上的2台Kinect深度相机离地面的高度分别优选设置为0.3～0.8m和1.2～1.6m。
考虑拍摄过程中两台Kinect深度相机采样得到的人体数据需要保证一定范围的重叠，且人体的通常高度不超过1.9m，并考虑电动云台的高度，更优选地设置为：所述固定于固定杆上的2台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.5m和1.4m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.5m。此时，两台Kinect深度相机能扫描的高度为2.36m，去除重叠部分以及电动云台高度，能扫描的人体最大高度为2.0m。
实施例2：一种人体三维扫描重建方法
利用图1所示的装置，该装置包括两台Kinect深度相机2、3，固定杆1、电动云台4、计算机6和USB数据线7和8。固定杆1相对于地面垂直设置；2台Kinect深度相机2和3固定在固定杆1的上，离地面的高度分别为0.5m和1.4m，并通过USB数据线7和8与计算机6相连接；电动云台4设置在固定杆1的一侧，其中心离固定杆1的距离为1.5m；2台Kinect深度相机2和3镜头均朝向电动云台4；计算机6安装有数据采集处理系统。
其包括下列具体步骤，参见图2：
(a) 开启计算机，初始化数据采集处理系统的参数，包括采集的帧速率和采集精度，具体地设定采集的帧速率为30fps，分辨率为640*320，扫描精度为每米256个采集点；
(b) 人体5站立于电动云台4上；
(c) 开启电动云台4使其以2rpm的转速匀速转动，同时启动2台Kinect深度相机2和3扫描人体5，分别采集人体5上下两片点云格式三维数据；
(d) 使用迭代最近点拼接方法拼接两部分的三维数据，得到最终完整的三维人体模型。
其中，两台Kinect深度相机2、3采集点云格式三维数据的步骤如下，参见图3：
(I)  初始时三维人体模型设为空；
(II) 采集一帧深度图像数据；
(III) 将深度帧融入三维人体模型；
(IV) 若采集结束，继续下一步骤，否则转到步骤(II)；
(V) 输出人体的三维数据。

Claims (6)

1. 一种人体三维扫描重建装置，其特征在于：包括Kinect深度相机两台、固定杆、电动云台、计算机和USB数据线；所述固定杆相对于地面垂直设置；所述两台Kinect深度相机分别固定在固定杆的上下两处并通过USB数据线与计算机相连接；所述电动云台设置在固定杆的一侧，所述两台Kinect深度相机镜头朝向电动云台；所述计算机安装有数据采集处理系统。
2.如权利要求1所述的一种人体三维扫描重建装置，其特征在于：所述固定于固定杆上的两台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.3～0.8m和1.2～1.6m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.2～1.8m。
3.如权利要求2所述的一种人体三维扫描重建装置，其特征在于：所述固定于固定杆上的两台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.5m和1.4m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.5m。
4.一种运用如权利要求1所述装置实施人体三维扫描重建的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(a) 开启计算机，初始化数据采集处理系统的参数，包括采集的帧速率和采集精度； 
(b) 人体站立于电动云台上；
(c) 开启电动云台使匀速转动，同时启动两台Kinect深度相机扫描人体，分别采集人体上下两片点云格式三维数据；
(d) 使用迭代最近点拼接方法拼接两部分的三维数据，得到最终完整的三维人体模型。
5.如权利要求4 所述的方法，其特征在于：所述电动云台的转速为2rpm。
6.如权利要求4 所述的方法，其特征在于：所述的Kinect深度相机采集点云格式三维数据的步骤为：
(I)  初始时人体三维模型设为空；
(II) 采集一帧深度图像数据；
(III) 将深度帧融入人体三维模型；
(IV) 若采集结束，继续下一步骤，否则转到步骤(II)；
(V) 输出人体的三维数据。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103955963A (zh) * 2014-04-30 2014-07-30 崔岩 一种基于 Kinect设备的数字化人体三维重建方法及系统
CN104567723A (zh) * 2015-01-28 2015-04-29 清华大学 基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法及装置
CN105115560A (zh) * 2015-09-16 2015-12-02 北京理工大学 一种船舱舱容的非接触测量方法
CN106264458A (zh) * 2016-07-29 2017-01-04 上海衣得体信息科技有限公司 一体式人体扫描仪及方法
CN104008571B (zh) * 2014-06-12 2017-01-18 深圳奥比中光科技有限公司 基于深度相机的人体模型获取方法及网络虚拟试衣系统
CN106355645A (zh) * 2016-08-31 2017-01-25 北京维盛视通科技有限公司 一种创建人体模型的设备及方法
WO2017063011A1 (de) * 2015-10-13 2017-04-20 3D Elements Gmbh Trägermodul zum lösbaren verbinden mit einer aufnahmekabine
CN106983514A (zh) * 2017-05-15 2017-07-28 西安算筹信息科技有限公司 多功能三维人体信息采集系统及方法
CN106991634A (zh) * 2017-05-15 2017-07-28 西安算筹信息科技有限公司 智能多维人员信息采集系统及方法
CN107038757A (zh) * 2017-04-07 2017-08-11 湖南师范大学 一种基于Kinect的人体坐姿三维重建装置和方法
ITUB20160784A1 (it) * 2016-02-16 2017-08-16 Tofit S R L Apparato fotogrammetrico di scansione tridimensionale
WO2018011330A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 Naked Labs Austria Gmbh Smart body analyzer with 3d body scanner and vital parameter sensors
CN108514418A (zh) * 2018-03-30 2018-09-11 盎锐（上海）信息科技有限公司 基于模型生成装置的数据分析方法
CN108564651A (zh) * 2018-02-26 2018-09-21 盎锐（上海）信息科技有限公司 具有数据生成功能的身体扫描装置及数据生成方法
CN113834425A (zh) * 2020-06-23 2021-12-24 华晨宝马汽车有限公司 用于在中心物流库中对物体进行三维测量的方法和装置
WO2022165635A1 (zh) * 2021-02-02 2022-08-11 浙江大学 一种利用镜子重建三维人体的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011180790A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Nippon Yunishisu Kk 三次元形状モデル生成装置、三次元形状モデル生成方法、三次元形状モデル生成プログラム、及び三次元形状モデル生成システム
CN102222357A (zh) * 2010-04-15 2011-10-19 温州大学 基于图像分割和网格细分的脚型三维表面重建方法
CN102940493A (zh) * 2012-11-14 2013-02-27 黑龙江省科学院自动化研究所 全景人体三维扫描系统及测量方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011180790A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Nippon Yunishisu Kk 三次元形状モデル生成装置、三次元形状モデル生成方法、三次元形状モデル生成プログラム、及び三次元形状モデル生成システム
CN102222357A (zh) * 2010-04-15 2011-10-19 温州大学 基于图像分割和网格细分的脚型三维表面重建方法
CN102940493A (zh) * 2012-11-14 2013-02-27 黑龙江省科学院自动化研究所 全景人体三维扫描系统及测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
童晶: "基于深度相机的三维物体与人体扫描重建", 《万方数据库》 *

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103955963A (zh) * 2014-04-30 2014-07-30 崔岩 一种基于 Kinect设备的数字化人体三维重建方法及系统
CN103955963B (zh) * 2014-04-30 2017-05-10 崔岩 一种基于 Kinect设备的数字化人体三维重建方法及系统
CN104008571B (zh) * 2014-06-12 2017-01-18 深圳奥比中光科技有限公司 基于深度相机的人体模型获取方法及网络虚拟试衣系统
CN104567723A (zh) * 2015-01-28 2015-04-29 清华大学 基于Kinect的在野外环境下物体快速三维扫描方法及装置
CN105115560B (zh) * 2015-09-16 2019-07-05 北京理工大学 一种船舱舱容的非接触测量方法
CN105115560A (zh) * 2015-09-16 2015-12-02 北京理工大学 一种船舱舱容的非接触测量方法
WO2017063011A1 (de) * 2015-10-13 2017-04-20 3D Elements Gmbh Trägermodul zum lösbaren verbinden mit einer aufnahmekabine
ITUB20160784A1 (it) * 2016-02-16 2017-08-16 Tofit S R L Apparato fotogrammetrico di scansione tridimensionale
US11000188B2 (en) 2016-07-13 2021-05-11 Naked Lab Austria Gmbh Smart body analyzer with 3D body scanner and other vital parameter sensors
KR20190027793A (ko) * 2016-07-13 2019-03-15 네이키드 랩스 오스트리아 게엠베하 3d 바디 스캐너 및 바이탈 파라미터 센서들을 포함하는 스마트 바디 애널라이저
KR102402368B1 (ko) * 2016-07-13 2022-05-25 네이키드 랩스 오스트리아 게엠베하 3d 바디 스캐너 및 바이탈 파라미터 센서들을 포함하는 스마트 바디 애널라이저
WO2018011330A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 Naked Labs Austria Gmbh Smart body analyzer with 3d body scanner and vital parameter sensors
CN106264458A (zh) * 2016-07-29 2017-01-04 上海衣得体信息科技有限公司 一体式人体扫描仪及方法
CN106355645A (zh) * 2016-08-31 2017-01-25 北京维盛视通科技有限公司 一种创建人体模型的设备及方法
CN107038757A (zh) * 2017-04-07 2017-08-11 湖南师范大学 一种基于Kinect的人体坐姿三维重建装置和方法
CN106991634A (zh) * 2017-05-15 2017-07-28 西安算筹信息科技有限公司 智能多维人员信息采集系统及方法
CN106983514A (zh) * 2017-05-15 2017-07-28 西安算筹信息科技有限公司 多功能三维人体信息采集系统及方法
CN108564651A (zh) * 2018-02-26 2018-09-21 盎锐（上海）信息科技有限公司 具有数据生成功能的身体扫描装置及数据生成方法
CN108514418A (zh) * 2018-03-30 2018-09-11 盎锐（上海）信息科技有限公司 基于模型生成装置的数据分析方法
CN113834425A (zh) * 2020-06-23 2021-12-24 华晨宝马汽车有限公司 用于在中心物流库中对物体进行三维测量的方法和装置
CN113834425B (zh) * 2020-06-23 2024-03-26 华晨宝马汽车有限公司 用于在中心物流库中对物体进行三维测量的方法和装置
WO2022165635A1 (zh) * 2021-02-02 2022-08-11 浙江大学 一种利用镜子重建三维人体的方法

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