CN106204533A - 一种三维扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维测量技术领域，具体涉及一种三维扫描装置，包括人体站立台、支架、驱动装置、体感相机和终端，所述驱动装置位于所述人体站立台内，所述支架包括相互连接的驱动臂和图像采集臂，所述驱动臂与所述驱动装置连接，所述支架在所述驱动装置的驱动力下以人体站立台为中心做旋转运动，所述体感相机固定连接在所述图像采集臂上，所述终端分别与驱动装置和体感相机连接，用于控制所述驱动装置的运行状态，并采集和处理体感相机输出的图像信息。本发明提供的一种三维扫描装置结构设计合理，占地面积较小，相对于现有的扫描仪，本发明的人体扫描装置节约了其所占用的空间，扩大了装置的应用范围，降低了装置的使用成本。

Description

一种三维扫描装置

技术领域

本发明涉及三维测量技术领域，具体涉及一种三维扫描装置。

背景技术

20世纪80年代末以来，三维人体扫描广泛运用于人体测量、客户化样板生成、人台定制以及服装表面合体性评价等服装领域。同时还运用于脊柱的变形、孕妇胸和胃体积变化、面部瘫痪、人体假肢的定制和脂肪分配等医学领域的研究。另外在动漫影视行业，对动漫角色造型时，也可以依据人体三维扫描仪扫描得到逼真的人体模型，比起动手创作省时并且更加的接近于真实。

三维人体扫描是通过数字转换器、照相机或扫描仪获得与区域图像类似的等高线图，再由模型软件处理转换为空间点，以点数据云显示虚拟模型、关键标志，具有扫描迅速、重视尺寸准确等优点。对于非接触式三维人体测量技术的研究，美国、英国、德国等发达国家开始的最早，而我国的相关研究开始得较晚。非接触三维人体自动测量作为现代图像测量技术的一个分支，是以现代光学为基础，融光电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体的三维测量技术，主要实现方法有光学图样法和基于图像传感器的光电法。非接触式三维人体测量主要有立体摄影测量法、激光测量法、莫尔条纹测量法、TC分层轮廓测量法、Loughborough人体阴影扫描装置、Cyber全身扫描系统、投影条纹相位测量法等。但现有技术中，针对三维扫描仪均设置扫描室，在扫描室内设置扫描组件，以实现测量。但现有的相关装置可移动性差，体积笨重，在进行测量时存在测量速度慢、工作量大、误差大的问题，且外观造型上不够简便和美观。

由此可见，能否基于现有技术中的不足，提供一种结构改进的三维扫描装置，使其具有定性高、占用面积小、测量结果准确且外观结构简便美观的优点，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种三维扫描装置，其结构设计合理，通过旋转运动方式进行图像采集，具有能够高度定性且占用面积小的有点，同时测量结果准确，外观结构更加简便美观。

为了达到上述技术效果，本发明包括以下技术方案：

一种三维扫描装置，包括人体站立台、支架、驱动装置、体感相机和终端，所述驱动装置位于所述人体站立台内，所述支架包括相互连接的驱动臂和图像采集臂，所述驱动臂与所述驱动装置连接，所述支架在所述驱动装置的驱动力下以人体站立台为中心做旋转运动，所述体感相机固定连接在所述图像采集臂上，所述终端分别与驱动装置和体感相机连接，用于控制所述驱动装置的运行状态，并采集和处理体感相机输出的图像信息。

本发明三维扫描装置采用上述结构采集的图像信息更加准确，采集速度快，图像结果误差小，与人体体型一致性高。而且相比传统的三维扫描装置存在无法采集头部形态的问题，本发明针对头部及人体曲线特征均能够进行准确的测量，且在进行检测时，测量方便，安装方便，操作性更强。同时本发明所述的体感相机能够实现对人体的整体激光反射，无死角，使其拍摄出来的照片质量更高，数据更容易识别，提高准确度。同时本发明的三维扫描装置在避免与被测量者接触的条件下实现了对人体360°的全方位扫描。由于将体感相机连接在图像采集臂上，图像采集臂为立式连接，占地面积小，相对于现有的扫描仪，本发明的人体扫描装置节约了其所占用的空间，扩大了装置的应用范围，降低了装置的使用成本。

进一步的，所述图像采集臂的数量为两个以上，所述体感相机的数量为两个以上且以人体站立台为中心呈向心形阵列排布。

针对上述结构的限定，使得采集的数据更加准确，且减少了采集数据时间，降低了三维建模的误差。

本发明装置设置多个图像采集臂，且每个图像采集臂上至少连接有有一个体感相机，进一步优选的，每个图像采集臂等距连接有3个体感相机。

进一步的，所述的多个体感相机呈轴对称设置。

上述设置方式为优选方式，对称设置有助于提高体感相机对人体三维数据的采集。

进一步的，当所述图像采集臂的数量为两个时，两个所述图像采集臂分别连接在驱动臂的两个端部；当所述图像采集臂的数量大于两个时，相邻的两个图像采集臂首尾连接，且位于端部的两个图像采集臂连接在驱动臂的两个端部。

所述图像采集臂的数量为两个或大于两个的，每个图像采集臂均连接有至少一个体感相机，当所述图像采集臂数量为两个时，两个所述图像采集臂与驱动臂连接组成门子形，当图像采集臂的数量大于两个时，多个图像采集臂与驱动臂连接组成多边形，例如为四边形、五边形、六边形、七边形等。

上述结构的进一步限定，增加不同角度的图像采集信息，进一步提高的采集人体三维数据的准确性，且误差更小。

进一步的，所述图像采集臂呈圆弧形，且其两个端部分别与驱动臂的两个端部连接。

圆弧形的图像采集臂，能够科学合理连接多个角度的体感相机，在支架进行旋转时，能够全方位的采集图像信息。

进一步的，所述驱动装置包括机架、连接在机架上的伺服电机和运动控制卡，所述伺服电机分别与运动控制卡和驱动臂连接，所述运动控制卡与所述终端电信息连接。

本发明采用伺服电机和运动控制卡，使得在通过终端发送驱动信号至驱动装置时，反应更迅速，驱动更方便。保证了支架在旋转时的稳定性和可靠性，进一步提高了装置应用的安全性。

进一步的，所述伺服电机的输出端连接有减速器，所述伺服电机通过减速器与所述驱动臂连接。

减速器能够使伺服电机输出的转动速度降低，以使支架的旋转速度适合采集图像数据。

进一步的，所述驱动装置还包括连接在机架上的滑槽件，所述滑槽件上设置有滑槽，所述滑槽垂直连接有电机接口，所述伺服电机的动力输出端连接在所述电机接口上，所述驱动臂连接在所述滑槽上。

驱动臂位于滑槽内，可根据需要来滑动调整，该处结构的设计，能够使使用者为了获取更加准确的三维图像结果而对本发明装置做相应调整，使用更加灵活多变。

进一步的，所述人体站立台位于所述驱动臂的中心处。

进一步的，所述的图像采集臂包括依次连接的固定段和伸缩段，所述固定段与驱动臂固定连接。

将图像采集臂设置为可伸缩的结构，使得使用者根据被扫人的身体特征进行调节，使得获得扫描图像信息更加准确，误差更低。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：

本发明提供的一种三维扫描装置结构设计合理，占地面积较小，相对于现有的扫描仪，本发明的人体扫描装置节约了其所占用的空间，扩大了装置的应用范围，降低了装置的使用成本。本发明的结构设计，可以停留在多个位置对人体进行360°数据采集，自动化程度高，采集的信息全面、可靠，采集速度快。本发明通过支架的旋转而避免人体站立台进行旋转，为被测量者提供了安全保障，保证了测量时被测者的舒适感。

附图说明

图1为本发明三维扫描装置结构示意图；

图2为本发明三维扫描装置中的驱动装置结构示意图

图中，

1、人体站立台；2、支架；21、驱动臂；22、图像采集臂；3、驱动装置；31、机架；32、伺服电机；33、滑槽件；4、体感相机；5、终端；6、固定件。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例：

一种三维扫描装置，如图1所示，包括人体站立台1、支架2、驱动装置3、体感相机4和终端5，所述驱动装置位于所述人体站立台内，所述支架包括相互连接的驱动臂21和图像采集臂22，所述驱动臂与所述驱动装置连接，所述支架在所述驱动装置的驱动力下以人体站立台为中心做旋转运动，所述体感相机固定连接在所述图像采集臂上，所述终端分别与驱动装置和体感相机连接，用于控制所述驱动装置的运行状态，并采集和处理体感相机输出的图像信息。

在进行使用时，先通过终端向驱动装置发送脉冲及方向驱动信号，驱动所述驱动装置转动，在驱动装置的驱动作用下，带动支架以人体站立台为中心做旋转运动，在支架上的体感相机环绕人体360°采集到人体图像信息，将图像信息传输至终端，终端集成有用于模型采集、融合、修复与增强等本领域针对三维建模的常规软件工具，终端将接收的图像信息根据需求进行处理，最终在终端显示采集的三维扫描图像信息。

在本实施例中，进一步的，所述图像采集臂的数量为两个以上，所述体感相机的数量为两个以上且以人体站立台为中心呈向心形阵列排布。

在本实施例中，进一步的，所述体感相机通过固定件6与所述支架固定连接。

在本实施例中，进一步的，所述的多个体感相机呈轴对称设置。

在本实施例中，进一步的，当所述图像采集臂的数量为两个时，两个所述图像采集臂分别连接在驱动臂的两个端部；当所述图像采集臂的数量大于两个时，相邻的两个图像采集臂首尾连接，且位于端部的两个图像采集臂连接在驱动臂的两个端部。

所述图像采集臂的数量为两个或大于两个的，每个图像采集臂均连接有至少一个体感相机，当所述图像采集臂数量为两个时，两个所述图像采集臂与驱动臂连接组成门子形，当图像采集臂的数量大于两个时，多个图像采集臂与驱动臂连接组成多边形，例如为四边形、五边形、六边形、七边形等。

进一步优选地，所述图像采集臂的数量为两个时，两个所述图像采集臂分别连接在驱动臂的两个端部，且每个图像采集臂上的体感相机数量为3个，且呈等距设置。

在本实施例中，进一步的，所述图像采集臂呈圆弧形，且其两个端部分别与驱动臂的两个端部连接。

在本实施例中，进一步的，如图2所示，所述驱动装置包括机架31、连接在机架上的伺服电机32和运动控制卡，所述伺服电机分别与运动控制卡和驱动臂连接，所述运动控制卡与所述终端电信息连接。

在进行使用时，使用者通过终端向运动控制卡发送脉冲及方向驱动信号，所述运动控制卡将接收的驱动信号发送至伺服电机，驱动所述伺服电机转动，所述伺服电机进一步带动支架转动。用户根据需求，可控制伺服电机的转动速度、转动方向、停止转动和开始转动的操作。

在本实施例中，进一步的，所述伺服电机的输出端连接有减速器，所述伺服电机通过减速器与所述驱动臂连接。

在本实施例中，进一步的，如图2所示，所述驱动装置还包括连接在机架上的滑槽件33，所述滑槽件上设置有滑槽，所述滑槽垂直连接有电机接口，所述伺服电机的动力输出端连接在所述电机接口上，所述驱动臂连接在所述滑槽上。

驱动臂位于滑槽内，可根据需要来滑动调整图像采集臂的位置，也就是通过调整驱动臂在滑槽内的位置，来控制体感相机相对人体站立的位置，该处结构的设计，能够获取多角度和距离的人体三维图像信息，使使用者为了获取更加准确和的三维图像结果而对本发明装置做相应调整，使用更加灵活多变。

在本实施例中，进一步的，所述人体站立台位于所述驱动臂的中心处。

在本实施例中，进一步的，所述的图像采集臂包括依次连接的固定段和伸缩段，所述固定段与驱动臂固定连接。

所述体感相机可拆卸连接在固定段和伸缩段上，以针对不同体型的人，在获取三维扫描图像时，对图像采集臂能做伸缩调整，调节体感相机的位置。同时在将本发明三维扫描装置收纳时也更加方便。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维扫描装置，包括人体站立台(1)、支架(2)、驱动装置(3)、体感相机(4)和终端(5)，其特征在于，所述驱动装置位于所述人体站立台内，所述支架包括相互连接的驱动臂(21)和图像采集臂(22)，所述驱动臂与所述驱动装置连接，所述支架在所述驱动装置的驱动力下以人体站立台为中心做旋转运动，所述体感相机固定连接在所述图像采集臂上，所述终端分别与驱动装置和体感相机连接，用于控制所述驱动装置的运行状态，并采集和处理体感相机输出的图像信息。

2.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于，所述图像采集臂的数量为两个以上，所述体感相机的数量为两个以上且以人体站立台为中心呈向心形阵列排布。

3.根据权利要求2所述的三维扫描装置，其特征在于，多个所述的体感相机呈轴对称设置。

4.根据权利要求2所述的三维扫描装置，其特征在于，当所述图像采集臂的数量为两个时，两个所述图像采集臂分别连接在驱动臂的两个端部；当所述图像采集臂的数量大于两个时，相邻的两个图像采集臂首尾连接，且位于端部的两个图像采集臂连接在驱动臂的两个端部。

5.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于，所述图像采集臂呈圆弧形，且其两个端部分别与驱动臂的两个端部连接。

6.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于，所述驱动装置包括机架(31)、连接在机架上的伺服电机(32)和运动控制卡，所述伺服电机分别与运动控制卡和驱动臂连接，所述运动控制卡与所述终端电信息连接。

7.根据权利要求6所述的三维扫描装置，其特征在于，所述伺服电机的输出端连接有减速器，所述伺服电机通过减速器与所述驱动臂连接。

8.根据权利要求6所述的三维扫描装置，其特征在于，所述驱动装置还包括连接在机架上的滑槽件(33)，所述滑槽件上设置有滑槽，所述滑槽垂直连接有电机接口，所述伺服电机的动力输出端连接在所述电机接口上，所述驱动臂连接在所述滑槽上。

9.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于，所述人体站立台位于所述驱动臂的中心处。

10.根据权利要求1～9任一项所述的三维扫描装置，其特征在于，所述的图像采集臂包括依次连接的固定段和伸缩段，所述固定段与驱动臂固定连接。