CN104113748A - 3d拍摄系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种3D拍摄系统及实现方法，通过布局相互连接的照相设备的阵列，直接对被摄体进行拍摄，避免了目前技术中需要手持照相设备旋转拍摄的缺陷，通过设置与照相设备连接的拍摄控制器，可以实现对若干照相设备同时自动拍照的要求，通过设置现场服务器和建模服务器，用现场服务器接收拍摄的照片并初步处理打包，再将照片发送至位于云端的建模服务器，建模服务器进行照片的深度处理并进行3D建模。

Description

3D拍摄系统及实现方法

技术领域

本发明涉及3D照相领域，特别涉及一种3D拍摄系统及实现方法。

背景技术

现有的3D照相技术，主要使用专业的3D扫描仪或者带有深度信息的摄影仪器来实现。照相时要求被摄体保持静止，工作人员手持扫描仪，围绕被摄体移动或者被摄体在预先准备的转盘上转动，扫描仪读取被摄体的表面信息，从而构建3D模型。该技术的主要问题在于照相时间长，对于婴儿或者宠物这样无法长时间保持静止的被摄体来说无法适用。另外仪器昂贵，使得3D照相的体验成本居高不下。

所以，有必要提供一种新的技术方案，以解决目前技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D拍摄系统及实现方法，以解决目前技术存在的一些问题。

本发明提供一种3D拍摄系统，其特征在于，包括：

环绕在被摄体周围的若干相互连接的照相设备，所述照相设备包括用以触发拍摄和数据传输的第一控制模块；

与所述照相设备连接的拍摄控制器，所述拍摄控制器包括用以向所述照相设备的第一控制模块发出触发拍摄指令的第二控制模块；

与所述照相设备连接的现场服务器，所述现场服务器用以接收所述照相设备的第一控制模块传来的拍摄照片，并对所述照片进行处理打包；

与所述现场服务器连接的建模服务器，所述建模服务器包括3D重建模块，所述3D重建模块对从所述现场服务器接收到的照片进行处理并构建所述被摄体的3D模型。

作为一实施例，所述环绕被摄体周围的若干照相设备的位置按照被摄体表面任一点至少被3台所述照相设备的镜头视域所覆盖来布置。

作为一实施例，所述拍摄控制器的第二控制模块向所述若干照相设备的第一控制模块发出延迟触发拍摄指令，所述第一控制模块在所述延迟时间内控制所述照相设备对所述被摄体自动对焦，并在所述延迟时间结束后对所述被摄体同时拍摄。

作为一实施例，所述照相设备的第一控制模块提取所述照相设备的IP/设备ID信息，并将所述IP/设备ID信息插入拍摄的照片文件中。

作为一实施例，所述3D重建模块还包括以下子模块：

找出每张照片中的特征点并进行两两匹配的子模块；

根据匹配的结果利用射影定理计算所述照相设备场景信息的子模块；

将所述场景信息与原始照片结合得到所述被摄体三维点云的子模块；

根据所述三维点云构建三维模型的子模块。

本发明还提供一种3D摄像的实现方法，包括以下步骤：

1.1在被摄体周围设置若干可被触发的照相设备，使所述若干照相设备相互连接；

1.2设置一拍摄控制器，使所述拍摄控制器连接所述照相设备，并向所述照相设备输出触发指令；

1.3设置与所述照相设备连接的现场服务器，所述现场服务器用以接收所述照相设备传来的照片，并对所述照片进行处理打包；

1.4设置与所述现场服务器连接的建模服务器，所述建模服务器对从所述现场服务器接收到的照片进行处理并构建所述被摄体的3D模型。

作为一实施例，所述步骤1.1还包括以下步骤：将所述环绕被摄体周围的若干照相设备按照被摄体表面任一点至少被3台所述照相设备的镜头视域所覆盖来布置。

作为一实施例，所述步骤1.2还包括以下步骤：使所述拍摄控制器向所述若干照相设备发出延迟触发拍摄指令，所述照相设备在所述延迟时间内对所述被摄体自动对焦，并在所述延迟时间结束后对所述被摄体同时拍摄。

作为一实施例，所述步骤1.3还包括以下步骤：所述照相设备提取自身的IP/设备ID信息，并将所述IP/设备ID信息插入拍摄的照片文件中再发送至所述现场服务器。

作为一实施例，所述步骤1.4中构建所述被摄体的3D模型的步骤包括：

找出每张照片中的特征点并进行两两匹配；

根据匹配的结果利用射影定理计算所述照相设备场景信息；

将所述场景信息与原始照片结合得到所述被摄体三维点云；

根据所述三维点云构建三维模型。

本发明的优点之一，通过布局相互连接的照相设备的阵列，直接对被摄体进行拍摄，避免了目前技术中需要被摄体长时间保持同一姿势不变的缺陷，扩大了使用场景。

本发明的优点之二，照相设备可以事先设置参数(各照相设备的位置与转向、镜头的焦距长度等)，避免了扫描过程中的人为因素，使得后期成像的模型处理可以实现自动化，降低了使用成本。

本发明的优点之三，通过设置与照相设备连接的拍摄控制器，可以实现对若干照相设备同时自动拍照的要求。

本发明的优点之四，通过设置现场服务器和建模服务器，用现场服务器接收拍摄的照片并初步处理打包，再将照片发送至位于云端的建模服务器，建模服务器进行照片的深度处理并进行3D建模。

附图说明

图1是本发明所述3D拍摄系统一实施例的原理框图；

图2是本发明所述3D摄像的实现方法的流程图。

3D拍摄系统100，照相阵列110，照相设备112，第一控制模块113，被摄体114，拍摄控制器120，第二控制模块121，现场服务器130，建模服务器140，3D重建模块141.

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。

参见图1，本发明提供一种3D拍摄系统100，主要分布在拍摄现场端和云端，其中拍摄现场端包括照相阵列110、拍摄控制器120、现场服务器130，云端包括建模服务器140，其中照相阵列110包括环绕在被摄体114周围的若干相互连接的照相设备112。

具体包括：

环绕在被摄体114周围的若干相互连接的照相设备112，所述照相设备112包括用以触发拍摄和数据传输的第一控制模块113。作为一实施例，所述环绕被摄体114周围的若干照相设备112的位置按照被摄体114表面任一点至少被3台所述照相设备112的镜头视域所覆盖来布置。第一控制模块113可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。如果是带有网络功能的照相设备112，可以将各照相设备112与拍摄控制器120连入同一网段的局域网。照相设备112上运行监听程序，接收来自拍摄控制器120的指令进行统一拍摄。如果照相设备112不具有网络功能，则可以使用与照相设备112配套的控制模块，比如遥控快门等。

与所述照相设备112连接的拍摄控制器120，所述拍摄控制器120包括用以向所述照相设备112的第一控制模块113发出触发拍摄指令的第二控制模块121，具体实施时，拍摄控制器120可以是一台手机或笔记本电脑。作为一实施例，所述拍摄控制器120的第二控制模块121向所述若干照相设备112的第一控制模块113发出延迟触发拍摄指令，所述第一控制模块113在所述延迟时间内控制所述照相设备112对所述被摄体114自动对焦，并在所述延迟时间结束后对所述被摄体114同时拍摄。作为一实施例，所述照相设备112的第一控制模块113提取所述照相设备112的IP/设备ID信息，并将所述IP/设备ID信息插入拍摄的照片文件中。

具体来说，第一控制模块113实现方法可以是一个运行于照相设备112的程序。该程序随着照相设备112的打开而启动，之后持续运行，当照相设备112连接上网后，该程序会监听预先设置的端口，等待来自第二控制模块121的指令，并根据指令，实现照相设备112的控制。第一控制模块113和第二控制模块121之间的通信依赖于事先约定好的协议。第二控制模块121可以是一个运行于手机(拍摄控制器120)上的程序，手机与照相设备112处于同一网络，相互间可以通信。程序启动后，等待人为输入指令，并且根据与第一控制模块113间的通信协议，将人为输入的指令进行编码，发送给第一控制模块113。

与所述照相设备112连接的现场服务器130，所述现场服务器130用以接收所述照相设备112的第一控制模块113传来的拍摄照片，并对所述照片进行处理打包。

与所述现场服务器130连接的建模服务器140，所述建模服务器140包括3D重建模块141，所述3D重建模块141对从所述现场服务器130接收到的照片进行处理并构建所述被摄体114的3D模型。作为一实施例，所述3D重建模块141还包括以下子模块：找出每张照片中的特征点并进行两两匹配的子模块，根据匹配的结果利用射影定理计算所述照相设备112场景信息的子模块，将所述场景信息与原始照片结合得到所述被摄体114三维点云的子模块，根据所述三维点云构建三维模型的子模块。

参加图2，本发明还提供一种3D摄像的实现方法200，包括以下步骤：

201、在被摄体114周围设置若干可被触发的照相设备112，使所述若干照相设备112相互连接；

202、设置一拍摄控制器120，使所述拍摄控制器120连接所述照相设备112，并向所述照相设备112输出触发指令；

203、设置与所述照相设备112连接的现场服务器130，所述现场服务器130用以接收所述照相设备112传来的照片，并对所述照片进行处理打包；

204、设置与所述现场服务器130连接的建模服务器140，所述建模服务器140对从所述现场服务器130接收到的照片进行处理并构建所述被摄体114的3D模型。

作为一实施例，所述步骤201还包括以下步骤：将所述环绕被摄体114周围的若干照相设备112按照被摄体114表面任一点至少被3台所述照相设备112的镜头视域所覆盖来布置。这里的原理是，正如二维空间中的两条直线可以确定一个点的坐标那样，在三维空间中确定一个点的位置，至少需要三个面相交得到。一张照片可以抽象为三维空间中的一个面，因此为了得到一个点的三维坐标，该点至少需要在三张照片中出现。

作为一实施例，所述步骤202还包括以下步骤：使所述拍摄控制器120向所述若干照相设备112发出延迟触发拍摄指令，所述照相设备112在所述延迟时间内对所述被摄体114自动对焦，并在所述延迟时间结束后对所述被摄体114同时拍摄。

作为一实施例，所述步骤203还包括以下步骤：所述照相设备112提取自身的IP/设备ID信息，并将所述IP/设备ID信息插入拍摄的照片文件中再发送至所述现场服务器130。

作为一实施例，所述步骤204中构建所述被摄体114的3D模型的步骤包括：

1)找出每张照片中的特征点并进行两两匹配；

2)根据匹配的结果利用射影定理计算所述照相设备112场景信息；

3)将所述场景信息与原始照片结合得到所述被摄体114三维点云；

4)根据所述三维点云构建三维模型。

需要指出的是，本发明所述一种3D摄像的实现方法200在实现上与3D拍摄系统100类似，故在此不再赘述。

继续参照图1和图2，下面对本发明的具体实施过程进行阐述：

一.准备阶段

1、将照相设备112通过三脚架固定于被摄体114周围，相机镜头统一朝向被摄体114。相机视域可以仅覆盖被摄体114的部分表面，但是需要保证被摄体114表面任一点至少被3台照相设备112的视域覆盖。一般拍摄站姿的成年人，设备最低限为40台左右。照相设备112安放的角度，高度无特定要求。

2.打开各照相设备112，使其处于常开状态。如果是带有网络功能的照相设备112，可以将各照相设备112与拍摄控制器120连入同一网段的局域网。照相设备112上运行监听程序，接收来自拍摄控制器120的指令进行统一拍摄。如果照相设备112不具有网络功能，则可以使用与照相设备112配套的控制模块，比如遥控快门等。

3.将照相设备112调至自动对焦模式。如果照相设备112不具备自动调焦功能，需要事先调整照相设备112焦距以取得最佳的拍摄效果。必要时辅以外部灯光。

二.拍摄阶段

1.准备工作完成后，被摄体114进入拍摄区域，准备拍摄。

2.工作人员操作运行有拍摄控制程序的手机或电脑作为拍摄控制器120，向照相阵列110发送延时拍摄指令。在照相设备112收到延时拍摄指令后，在延时时间内对被摄体114进行自动对焦。延时时间过后，各照相设备112同时拍照。拍摄完成后，被摄体114即可离开拍摄区域。

3.拍摄阵列完成拍摄后，将照片保存为图像文件。文件名中包含照相设备112的IP/设备ID信息，以确保各照相设备112产生的文件名各不相同。文件保存完成后，照相设备112中第一控制模块113通过内置的控制程序通过局域网，将拍摄得到的图像文件上传至指定的现场服务器130。各图像文件除了要求文件名不同以防相互覆盖外，无其他特殊要求，也不需要额外信息。

4.现场服务器130内置的监听程序接收来自照相设备112上传的照片。在确认一次拍摄的照片全部上传成功后，控制程序对照片进行压缩打包，并且上传至建模服务器140。另外，打包上传工作也可以由现场工作人员手工完成。

三.建模阶段

1.建模服务器140接收来自现场的一组照片。

2.在收到一组照片后，内置的控制程序解开压缩文件，得到照片文件，再通过3D重建模块141进行3D重建。3D重建主要分为以下几个步骤，

2.1找出各张照片中的特征点，进行两两匹配

2.2根据匹配的结果，利用射影定理计算得到相机位置等场景信息

2.3将场景信息与原始照片结合在一起，得到照片中物体的三维点云

2.4根据三维点云构建三维模型.

3D重建后，即可得到被摄体114的3D模型。至此一次3D照片的拍摄过程结束。

如果受条件限制，无法准备现场服务器130，那么可以通过人工从照相设备112中读取照片，收集完成后交付建模服务器140。

如果是拍摄3D人像，拍摄控制器120也可交由被摄体114自己控制。方便被摄体114拍摄自己最满意的3D照片，同时也使自助拍摄成为可能。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种3D拍摄系统，其特征在于，包括：

环绕在被摄体周围的若干相互连接的照相设备，所述照相设备包括用以触发拍摄和数据传输的第一控制模块；

与所述照相设备连接的拍摄控制器，所述拍摄控制器包括用以向所述照相设备的第一控制模块发出触发拍摄指令的第二控制模块；

与所述照相设备连接的现场服务器，所述现场服务器用以接收所述照相设备的第一控制模块传来的拍摄照片，并对所述照片进行处理打包；

与所述现场服务器连接的建模服务器，所述建模服务器包括3D重建模块，所述3D重建模块对从所述现场服务器接收到的照片进行处理并构建所述被摄体的3D模型。

2.如权利要求1所述的拍摄系统，其特征在于，所述环绕被摄体周围的若干照相设备的位置按照被摄体表面任一点至少被3台所述照相设备的镜头视域所覆盖来布置。

3.如权利要求1或2所述的拍摄系统，其特征在于，所述拍摄控制器的第二控制模块向所述若干照相设备的第一控制模块发出延迟触发拍摄指令，所述第一控制模块在所述延迟时间内控制所述照相设备对所述被摄体自动对焦，并在所述延迟时间结束后对所述被摄体同时拍摄。

4.如权利要求3所述的拍摄系统，其特征在于，所述照相设备的第一控制模块提取所述照相设备的IP/设备ID信息，并将所述IP/设备ID信息插入拍摄的照片文件中。

5.如权利要求4所述的拍摄系统，其特征在于，所述3D重建模块还包括以下子模块：

找出每张照片中的特征点并进行两两匹配的子模块；

根据匹配的结果利用射影定理计算所述照相设备场景信息的子模块；

将所述场景信息与原始照片结合得到所述被摄体三维点云的子模块；

根据所述三维点云构建三维模型的子模块。

6.一种3D摄像的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1在被摄体周围设置若干可被触发的照相设备，使所述若干照相设备相互连接；

1.2设置一拍摄控制器，使所述拍摄控制器连接所述照相设备，并向所述照相设备输出触发指令；

1.3设置与所述照相设备连接的现场服务器，所述现场服务器用以接收所述照相设备传来的照片，并对所述照片进行处理打包；

1.4设置与所述现场服务器连接的建模服务器，所述建模服务器对从所述现场服务器接收到的照片进行处理并构建所述被摄体的3D模型。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1.1还包括以下步骤：将所述环绕被摄体周围的若干照相设备按照被摄体表面任一点至少被3台所述照相设备的镜头视域所覆盖来布置。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步骤1.2还包括以下步骤：使所述拍摄控制器向所述若干照相设备发出延迟触发拍摄指令，所述照相设备在所述延迟时间内对所述被摄体自动对焦，并在所述延迟时间结束后对所述被摄体同时拍摄。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤1.3还包括以下步骤：所述照相设备提取自身的IP/设备ID信息，并将所述IP/设备ID信息插入拍摄的照片文件中再发送至所述现场服务器。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤1.4中构建所述被摄体的3D模型的步骤包括：

找出每张照片中的特征点并进行两两匹配；

根据匹配的结果利用射影定理计算所述照相设备场景信息；

将所述场景信息与原始照片结合得到所述被摄体三维点云；

根据所述三维点云构建三维模型。