CN104269125A - 基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法 - Google Patents

基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法，具体为：首先设置拍摄背景和数码相机拍摄参数；然后将待拍摄物品放置在转盘上，进行自动批量拍摄；再对拍摄到的照片进行抠图处理和背景替换；最后将处理后的图片生成三维展示动画。本发明将数码相机与步进电机有机结合进行数据采集，减少了拍摄步骤，降低了拍摄成本和误差；采用抠图技术结合背景替换算法对照片进行了背景替换，有效减少由于拍摄时灯光不均匀或由于背景单调带来的展示效果不佳的情况；利用图像缩放技术使采集到的图像在制作Flash时有更多的尺寸选择，以适应任何平台对图像尺寸的要求，极大的提高了三维展示的效果。

Description

基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法
技术领域
本发明属于三维展示及图像处理技术领域，涉及一种基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法。
背景技术
随着时代的发展，信息量的爆发，利用平面图片和文字介绍做成类似目录的形式，来展示产品是现在的主流产品展示方式，但是这种对于产品的展示基本上还停留在二维的静止的形式上，无法充分的表现产品的外观和特点，因此这种方式已然不能满足客户对于信息收集的要求。
采用三维产品展示的方法，可以以最直接和最直观的方式就将产品实体展现在客户的面前。这样一来，我们可以让客户对产品的外观和特点有个直观全面的了解，二来可以让客户自己来决定如何观察产品，这个互动的过程是二维展示方式难以企及的。
这种技术一般对企业自身的产品有这非常大的宣传效果，例如一些机械类产品，在给客户介绍产品或者分析产品时，可以提供做好的Flash给客户观看产品的三维效果，不仅可以省去口述带来的弊端，也大大提高了企业的市场效率。而且这种以Flash格式形成的三维展示，可以放在任何平台上展示，为企业在产品的宣传方式上提供了更多的选择，起到了事半功倍的效果。
但是普通的三维展示又因为在采集数据时对灯光要求太高，如果灯光太亮会使物体反光太严重，如果灯光太暗会使背景颜色太暗，亦或是光照不均匀会造成物体的整体亮暗程度不均匀，这些都会严重影响物体的三维展示效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法，解决了现有三维展示方面由于数据采集时灯光作用，使三维展示效果受到影响的问题。
本发明的技术方案是，基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法，具体步骤如下：
步骤1，设置拍摄背景和数码相机拍摄参数；
步骤2，自动批量拍摄：
将待拍摄物品放置在转盘上，将设置好的拍摄背景和设置好拍摄参数的数码相机固定在转盘两侧，通过PC电脑控制转盘固定角度转动，同时控制数码相机拍摄照片；
步骤3，将步骤2批量拍摄到的照片上传到PC电脑，并对其进行背景替换；
步骤4，将经步骤3处理后的系列图像生成三维展示动画。
本发明的特点还在于，
其中步骤1中拍摄背景为白色、蓝色和绿色中的任意一种。
其中步骤2中转盘由步进电机和托盘组成，通过PC电脑对步进电机进行编程控制，从而实现转盘的固定角度转动，转盘转动角度范围为-180°～180°。
其中步骤3中背景替换，具体按以下步骤实施：
确定拍摄图像A的背景和替换背景图B，拍摄图像A和替换背景图B大小相同；遍历拍摄图像A背景中的每一个像素点，当该像素点满足需要替换的条件时，则把该像素点替换为背景图B中对应位置的像素。
其中步骤3中背景替换条件如下：
设图像中每一个像素点为f(i，j)，则f(i，j)r、f(i，j)g、f(i，j)b分别为图像中像素点f(i，j)点所对应的红、绿、蓝通道像素值，
当背景为蓝色时，替换条件为：
f(i，j)b-f(i，j)r＞40
f(i，j)b-f(i，j)g＞50
f(i，j)b＞100；
当背景为绿色时，条件为：
f(i，j)g-f(i，j)r＞40
f(i，j)g-f(i，j)b＞40
f(i，j)b＞100；
当背景为白色时，条件为：
|f(i，j)g-f(i，j)r|＜10
|f(i，j)g-f(i，j)b|＜10
f(i，j)b＞160
f(i，j)g＞160
f(i，j)r＞160。
本发明的有益效果是，为了更方便快捷的采集到物体的三维数据以及制作出更好的三维展示效果，本发明采用数码相机与步进电机以及图像处理有机结合的方式进行图像数据采集和数据处理，具有以下优点：
1.利用数码相机的可编程控制相机自动拍摄的功能完成物体数据的采集，步进电机与托盘结合可使物体在单个照相机不移动的情况下，使物体旋转360度，从而采集到物体的三维信息，减少了传统三维建模时需要多个照相机同时拍摄的步骤，降低了成本，并且有效减少了拍摄误差；
2.利用图像处理中的抠图技术，使物体的三维模型可以在任意背景下展示，本发明中采用的抠图技术利用已知拍摄背景的颜色特征的先验知识，来找出图像中背景的部分，然后采用背景替换算法将拍摄背景替换为所需要的背景，该背景替换算法具有速度快，适用性强的特点，通过背景替换能有效减少由于拍摄时灯光不均匀或由于背景单调带来的展示效果不佳的情况；
3.利用图像缩放技术使采集到的图像在制作Flash时有更多的尺寸选择，以适应任何平台对图像尺寸的要求，极大的提高了三维展示的效果。
附图说明
图1是本发明基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法的展示系统硬件图。
图中，1.待拍摄物品，2.转盘，3.数码相机，4.PC电脑，5.拍摄背景。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，设置拍摄背景和数码相机拍摄参数
1.1)设置拍摄背景
根据不同的拍摄物体，选择适合的拍摄背景，物体颜色偏浅，选用蓝色或绿色背景；物体偏蓝或偏绿，则选用白色背景。
1.2)设置数码相机拍摄参数
通过数码相机SDK实现相机拍摄参数的自定义设置，设置好一组相机参数之后，拍摄一张照片，并把照片上传到PC电脑上，根据显示效果，确定相机的拍摄参数。
步骤2，自动批量拍摄
如图1所示，将待拍摄物品1放置在转盘2上，将选好的拍摄背景5和设置好拍摄参数的数码相机3固定在转盘两侧，通过电脑4设置转盘的每次步进参数(如需要拍摄360张照片，则设置步进参数为1)。通过电脑4控制数码相机3和转盘2联动工作，即每拍摄完一张照片之后，控制转盘转动固定角度，然后再次拍照，转盘转动角度范围为-180°～180°，直到拍摄完成，记录拍摄照片张数。
步骤3，将步骤2批量拍摄到的照片上传到PC电脑，并对其进行背景替换
3.1)确定拍摄图像A的背景和背景图B，两张图大小应该相同；
3.2)对图像进行抠图替换拍摄时的背景
遍历拍摄图像A背景中的每一个像素点，当该像素点满足需要替换的条件时，则把该像素点替换为背景图B中对应位置的像素。设图像A中每一个像素点为f(i，j)，则f(i，j)r、f(i，j)g、f(i，j)b分别为图像A中像素点f(i，j)点所对应的红、绿、蓝通道像素值，则替换条件如下所示：
当背景为蓝色时，条件为：
f(i，j)b-f(i，j)r＞40
f(i，j)b-f(i，j)g＞50       (1)
f(i，j)b＞100
当背景为绿色时，条件为：
f(i，j)g-f(i，j)r＞40
f(i，j)g-f(i，j)b＞40       (2)
f(i，j)b＞100
当背景为白色时，条件为：
|f(i，j)g-f(i，j)r|＜10
|f(i，j)g-f(i，j)b|＜10
f(i，j)b＞160     (3)
f(i，j)g＞160
f(i，j)r＞160
3.3)对完成背景替换的图像进行缩放处理，以满足对图像不同尺寸的要求。
步骤4，将经步骤3处理后的系列图像生成三维展示动画
4.1)选择需要生成动画的图像序列，图像的尺寸根据需要生成的动画大小选择相应的尺寸；选择生成的动画的格式，具体根据平台需求选择相应的格式，动画的格式为gif、swf或html5格式；
4.2)为Flash动画添加放大、旋转方向功能，使生成的Flash动画具有交互功能，可使用放大功能查看物体的具体细节，旋转方向可使用户在观看Flash时有更多的视角观察物体。
本发明利用电脑控制转盘转动,在数码相机不移动的情况下,完成物体的三维数据采集,有效减少了拍摄误差；背景替换时，配合背景替换算法，能够快速找出图像中背景的部分，并替换为展示时所需要的背景，该背景替换算法速度快，并且利用了先验知识，具有很强的适用性；通过图像的背景替换，有效减少由于拍摄时灯光不均匀或由于背景单调所带来的展示效果不佳的状况。

Claims (5)

1.基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，设置拍摄背景和数码相机拍摄参数；
步骤2，自动批量拍摄：
将待拍摄物品放置在转盘上，将设置好的拍摄背景和设置好拍摄参数的数码相机固定在转盘两侧，通过PC电脑控制转盘固定角度转动，同时控制数码相机拍摄照片；
步骤3，将步骤2批量拍摄到的照片上传到PC电脑，并对其进行背景替换；
步骤4，将经步骤3处理后的系列图像生成三维展示动画。
2.根据权利要求1所述的基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法，其特征在于，步骤1中所述拍摄背景为白色、蓝色和绿色中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法，其特征在于，步骤2中所述转盘由步进电机和托盘组成，对步进电机进行编程控制，从而实现转盘的固定角度转动，转盘转动角度范围为-180°～180°。
4.根据权利要求1所述的基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法，其特征在于，步骤3中所述背景替换，具体按以下步骤实施：
确定拍摄图像A的背景和替换背景图B，拍摄图像A和替换背景图B大小相同；遍历拍摄图像A背景中的每一个像素点，当该像素点满足需要替换的条件时，则把该像素点替换为背景图B中对应位置的像素。
5.根据权利要求1或4所述的基于多角度拍摄和图像处理的三维展示方法，其特征在于，步骤3中所述背景替换条件如下：
设图像中每一个像素点为f(i，j)，则f(i，j)r、f(i，j)g、f(i，j)b分别为图像中像素点f(i，j)点所对应的红、绿、蓝通道像素值，
当背景为蓝色时，替换条件为：
f(i，j)b-f(i，j)r＞40
f(i，j)b-f(i，j)g＞50
f(i，j)b＞100；
当背景为绿色时，条件为：
f(i，j)g-f(i，j)r＞40
f(i，j)g-f(i，j)b＞40
f(i，j)b＞100；
当背景为白色时，条件为：
|f(i，j)g-f(i，j)r|＜10
|f(i，j)g-f(i，j)b|＜10
f(i，j)b＞160
f(i，j)g＞160
f(i，j)r＞160。
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