CN106340058A - 基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，包括以下步骤：对扫描对象进行图像提取并对提取的图像进行预处理；将预处理的图像信息传送到后台处理系统进行集中处理。本发明还公开了一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的装置，包括：前端采集模块，用于对扫描对象进行全方位的图像提取及预处理；后台集中处理模块，用于接收前端采集模块发送的预处理信息，并对预处理信息进行二次处理构建扫描对象的三维模型。本发明在图像数据发送至数据集中处理端前可由各前端采集模块对图像进行预处理，从而减小数据集中处理端的计算负担，进而加快数据处理速度，降低数据集中处理端硬件要求和成本。

Description

基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种三维扫描技术领域，具体涉及一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法及装置。

背景技术

三维扫描是集光、机、电荷计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标，它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便的手段，然而传统的三维扫描设备多为接触式扫描器或激光扫描仪，采用接触式测量速度慢、机械结构复杂，不能满足现代测量的需要，而激光扫描仪对人体具有辐射作用，容易引起人体的不适，大大限制了激光扫描仪的使用。

为了解决接触式扫描仪和激光扫描仪对人体扫描所存在的不足，目前对人体扫描采用非接触式拍照扫描装置，通过对人体的多方位进行拍照，并对图像进行处理，获取人体的三维坐标，从而构建三维人体模型，现有技术多将前端采集模块与数据集中处理端完全分离，导致图像获取后，前端采集模块进入待机状态，其处理机具有的计算能力被浪费，导致数据集中处理端运算负担较重，且数据处理时间较长。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法及装置。

本发明采用的技术方案是：一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，包括以下步骤：

对扫描对象进行图像提取并对提取的图像进行预处理；

将预处理的图像信息传送到后台处理系统进行集中处理。

作为上述方案的进一步技术方案为：所述对扫描对象进行图像提取并对采集的图像进行预处理；具体包括：

设置在扫描装置上的前端采集模块对扫描对象进行全方位的图像提取；

通过前端采集模块中的图像处理系统对提取的图像进行预处理。

进一步地，所述对提取的图像进行预处理，包括：

对提取的图像进行背景去除；

对去除背景的图像进行二维坐标转换，获得二维图像点坐标信息。

进一步地，所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理，具体包括：

后台处理系统通过通信模块接收前端采集模块传送的经过预处理的二维图像点坐标信息；

根据前端采集模块的位置计算三维点坐标信息；

对获得的三维点坐标信息进行去重；

根据去重后的三维点坐标信息构建三维模型。

作为上述方案的另一技术方案为：所述对提取的图像进行预处理，包括：

对提取的图像进行背景去除；

对去除背景的图像进行二维坐标转换，获得二维图像点坐标信息；

根据前端采集模块的位置计算图像的三维点坐标信息。

进一步地，所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理，具体包括：

后台处理系统通过通信模块接收前端采集模块传送的经过预处理的三维点坐标信息；

对获得的三维点坐标信息进行去重；

根据去重后的三维点坐标信息构建三维模型。

进一步地，所述前端采集模块为全方位布设在扫描装置上的集群式摄像机组。

进一步地，所述提取的图像为前端采集模块在同一时刻进行拍摄的图像。

一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的装置，包括：

前端采集模块，用于对扫描对象进行全方位的图像提取及预处理；

后台集中处理模块，用于接收前端采集模块发送的预处理信息，并对预处理信息进行二次处理构建扫描对象的三维模型。

进一步地，所述前端采集模块包括：

图像采集器，设置在扫描装置上的用于全方位对扫描对象的图像进行采集；

图像处理器，用于对图像采集器采集的图像进行背景去除，并对去除背景的图像进行预处理；

控制模块，对图像采集器和图像处理器进行控制，并将预处理信息发送给后台集中处理模块。

进一步地，所述后台集中处理模块包括：

通信模块，用于接收前端采集模块发送的预处理信息；

数据处理模块，对预处理信息进行集中处理，构建三维模型。

本发明的有益效果为：通过前端采集模块对扫描对象进行提取，并对提取的图像进行预处理，由于前端采集模块数量较多且都具有一定的运算能力，在图像数据发送至数据集中处理端前可由前端采集模块对图像进行预处理，从而减小数据集中处理端的计算负担，同时数据集中处理端的计算中包含大量重复的，可并行化执行的工作，也可以发送至前端采集模块进行并行处理。从而减轻数据集中处理端的计算负担，进而加快数据处理速度，降低数据集中处理端硬件要求和成本。

附图说明

图1是本发明提出的基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法流程图；

图2是本发明实施例一中所述对提取的图像进行预处理的方法流程图；

图3是本发明实施例一中所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理的方法流程图；

图4是本发明实施例二中所述对提取的图像进行预处理的方法流程图；

图5是本发明实施例二中所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理的方法流程图；

图6是本发明实施例四中所述基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的装置结构图；

图7是本发明实施例四中所述前端采集模块结构图；

图8是本发明实施例四中所述后台集中处理模块结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步的说明。

实施例一

参见图1，是本发明提出的基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法流程图。

如图1所示，一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，包括以下步骤：

步骤101，对扫描对象进行图像提取并对提取的图像进行预处理；

步骤102，将预处理的图像信息传送到后台处理系统进行集中处理。

本发明实施例中，通过前端采集模块对扫描对象进行提取，并对提取的图像进行预处理，由于前端采集模块数量较多且都具有一定的运算能力，在图像数据发送至数据集中处理端前可由各图像采集器对图像进行预处理，从而减小数据集中处理端的计算负担。

在步骤101中，所述对扫描对象进行图像提取并对采集的图像进行预处理；具体包括：

设置在扫描装置上的前端采集模块对扫描对象进行全方位的图像提取；

通过前端采集模块中的图像处理系统对提取的图像进行预处理。

本发明实施例中，扫描对象为三维扫描对象，因此需要对三维扫描对象从各个角度进行图像的采集，以获取三维扫描对象的所有图像信息，各个前端采集模块采集到图像信息后，通过前端采集模块对图像进行预处理，充分利用前端采集模块的数据处理能力，减轻了后台集中处理的数据量，提高数据处理速度，降低数据集中处理器的硬件要求和成本。

参见图2，是本发明实施例一中所述对提取的图像进行预处理的方法流程图。

如图2所示，所述对提取的图像进行预处理，包括：

步骤1011，对提取的图像进行背景去除；

步骤1012，对去除背景的图像进行二维坐标转换，获得二维图像点坐标信息。

本发明实施例中，前端采集模块对采集的图像进行背景去除，并对图像的特征点信息转化为二维坐标信息，即采集的图像特征点在该图像中的二维坐标信息。

参见图3，是本发明实施例一中所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理的方法流程图。

如图3所示，所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理，具体包括：

步骤1021，后台处理系统通过通信模块接收前端采集模块传送的经过预处理的二维图像点坐标信息；

步骤1022，根据前端采集模块的位置计算三维点坐标信息；

步骤1023，对获得的三维点坐标信息进行去重；

步骤1024，根据去重后的三维点坐标信息构建三维模型。

本发明实施例中，前端采集模块采集并进行预处理的图像信息发送到后台集中处理系统中，即将在各个图像中的二维坐标信息发送到后台集中处理系统中，后台集中处理系统接收到各个前端采集模块发送的二维点坐标信息，结合该前端采集模块的位置获取对应图像的图像点三维坐标信息，再将所有的图像点三维坐标信息进行统计，去掉重复的三维坐标点，最终获得能够构建扫描对象的三维模型所需要的坐标点。

实施例二

参见图4，是本发明实施例二中所述对提取的图像进行预处理的方法流程图。

如图4所示，所述对提取的图像进行预处理，包括：

步骤2011，对提取的图像进行背景去除；

步骤2012，对去除背景的图像进行二维坐标转换，获得二维图像点坐标信息；

步骤2013，根据前端采集模块的位置计算图像的三维点坐标信息。

本发明实施例中，前端采集模块对采集的图像进行背景去除，并对图像的特征点信息转化为二维坐标信息，即采集的图像特征点在该图像中的二维坐标信息，并根据前端采集模块的位置，将图像中的二维坐标信息转换为三维点坐标信息发送到后台集中处理系统中。

参见图5，是本发明实施例二中所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理的方法流程图。

如图5所示，所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理，具体包括：

步骤2021，后台处理系统通过通信模块接收前端采集模块传送的经过预处理的三维点坐标信息；

步骤2022，对获得的三维点坐标信息进行去重；

步骤2023，根据去重后的三维点坐标信息构建三维模型。

本发明实施例中，前端采集模块将采集并进行预处理的图像信息发送到后台集中处理系统中，即将在各个图像中所有三维点坐标信息发送到后台集中处理系统中，后台集中处理系统接收到各个前端采集模块发送的三维点坐标信息，去掉重复的三维坐标点，最终获得能够构建扫描对象的三维模型所需要的坐标点。

本发明实施例中，将图像的二维坐标转化为真实世界的三维坐标的处理过程放置在前端采集模块中进行处理计算，进一步地减轻了后台集中处理系统的数据计算负担，后台集中处理系统接收到前端采集模块发送的信息，只需要对所有的数据进行去重处理，再根据去重后的数据构建三维模型，提高了模型构建的速度，同时降低了后台集中处理系统的硬件要求，使得成本降低。

实施例三

在实施例一和实施例二中，所述前端采集模块为全方位布设在扫描装置上的集群式摄像机组。

本发明实施例中，通过前端采集模块采用集群式摄像机组，并全方位布设在扫名装置上，便于对扫描对象进行全方位无死角的图像采集，扫描范围全面，可以提高建模的精确度。

进一步地，所述提取的图像为前端采集模块在同一时刻进行拍摄的图像。

本发明实施例中，对摄像机组的拍摄时间进行设置，即所有摄像机在同一时刻进行拍照，这样能够保证所有图像准确的记录待扫描对象的三维信息，防止待扫描对象在拍照过程中发生移动，造成扫描结果不准确的现象。

实施例四

参见图6，是本发明实施例四中所述基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的装置结构图。

如图6所示，一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的装置，包括：

前端采集模块401，用于对扫描对象进行全方位的图像提取及预处理；

后台集中处理模块402，用于接收前端采集模块发送的预处理信息，并对预处理信息进行二次处理构建扫描对象的三维模型。

参见图7和图8，其中图7是本发明实施例四中所述前端采集模块结构图；图8是本发明实施例四中所述后台集中处理模块结构图。

如图7所示，所述前端采集模块包括：

图像采集器4011，设置在扫描装置上的用于全方位对扫描对象的图像进行采集；

图像处理器4012，用于对图像采集器采集的图像进行背景去除，并对去除背景的图像进行预处理；

控制模块4013，对图像采集器和图像处理器进行控制，并将预处理信息发送给后台集中处理模块。

如图8所示，后台集中处理模块包括：

通信模块4021，用于接收前端采集模块发送的预处理信息；

数据处理模块4022，对预处理信息进行集中处理，构建三维模型。

本发明实施例中，前端采集模块采用布设在扫描装置上的360度无死角的集群式摄像机组，该集群式摄像机组的布设与设置的摄像头数量以能够拍摄扫描对象的所有角度为准，本发明对摄像头数量不作限制。

本发明实施例中，通过集群式摄像机组组成的图像采集器对扫描对象进行图像采集，并将采集的图像信息发送到图像处理器，图像处理器对图像进行背景的去除，通过对图像进行坐标变换，计算图像的所有特征点的二维点坐标信息，将后台集中处理模块的数据处理量分离给前端采集模块，减轻了后台集中处理模块的数据处理量，后台集中处理模块根据前端采集模块的位置及图像的二维点坐标信息计算的图像点的三维坐标值，通过数据筛选去掉重复的坐标点，利用筛选后的所有三维点坐标信息构建三维模型。

为进一步的减轻后台集中处理模块的运算工作量，前端采集模块在获得图像特征点的二维坐标信息后，根据当前前端采集模块的位置及图像的二维点坐标信息计算的图像点的三维坐标值，将得到的图像三维点坐标信息发送到后台集中处理模块中，此时后台集中处理模块接收所有图像采集器的数据，通过数据筛选去掉重复的三维坐标点，利用筛选后的所有三维点坐标信息构建三维模型。通过将图像采集器采集的图像的三维坐标点信息的计算放置在前端采集模块中的图像处理器中进行处理，充分利用前端采集模块的数据处理功能，同时降低后台集中处理的数据处理量，提高数据处理速度，降低后台集中处理的硬件配置，降低成本。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对扫描对象进行图像提取并对提取的图像进行预处理；

将预处理的图像信息传送到后台处理系统进行集中处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，其特征在于，所述对扫描对象进行图像提取并对采集的图像进行预处理；具体包括：

设置在扫描装置上的前端采集模块对扫描对象进行全方位的图像提取；

对提取的图像进行背景去除；

对去除背景的图像进行二维坐标转换，获得二维图像点坐标信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，其特征在于，所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理，具体包括：

后台处理系统通过通信模块接收前端采集模块传送的经过预处理的二维图像点坐标信息；

根据前端采集模块的位置计算三维点坐标信息；

对获得的三维点坐标信息进行去重；

根据去重后的三维点坐标信息构建三维模型。

4.根据权利要求1所述的一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，其特征在于，所述对扫描对象进行图像提取并对采集的图像进行预处理，包括：

设置在扫描装置上的前端采集模块对扫描对象进行全方位的图像提取；

对提取的图像进行背景去除；

对去除背景的图像进行二维坐标转换，获得二维图像点坐标信息；

根据前端采集模块的位置计算图像的三维点坐标信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，其特征在于，所述将预处理的图像传送到后台处理系统进行集中处理，具体包括：

后台处理系统通过通信模块接收前端采集模块传送的经过预处理的三维点坐标信息；

对获得的三维点坐标信息进行去重；

根据去重后的三维点坐标信息构建三维模型。

6.根据权利要求2或4所述的一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，其特征在于，所述前端采集模块为全方位布设在扫描装置上的集群式摄像机组。

7.根据权利要求2或4所述的一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的方法，其特征在于，所述提取的图像为前端采集模块在同一时刻进行拍摄的图像。

8.一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的装置，包括：

前端采集模块，用于对扫描对象进行全方位的图像提取及预处理；

后台集中处理模块，用于接收前端采集模块发送的预处理信息，并对预处理信息进行二次处理构建扫描对象的三维模型。

9.根据权利要求8所述的一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的装置，其特征在于，所述前端采集模块包括：

图像采集器，设置在扫描装置上的用于全方位对扫描对象的图像进行采集；

图像处理器，用于对图像采集器采集的图像进行背景去除，并对去除背景的图像进行预处理；

控制模块，对图像采集器和图像处理器进行控制，并将预处理信息发送给后台集中处理模块。

10.根据权利要求8所述的一种基于多视图三维建模预处理与集中处理结合的装置，其特征在于，所述后台集中处理模块包括：

通信模块，用于接收前端采集模块发送的预处理信息；

数据处理模块，对预处理信息进行集中处理，构建三维模型。