CN107862739A - 一种三维成像建模系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三维成像建模系统，包括建模仪和计算机，所述建模仪包括半圆支撑架，半圆支撑架所在平面与水平面垂直，半圆支撑架的圆心下方处设置有水平置物台，水平置物台下设置有电动转盘，计算机包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：计算机获取镜头地址；计算机启动镜头，加载实时画面；计算机通过镜头拍摄照片；计算机按照预设角度旋转电动转盘并拍摄照片；区别于现有技术，上述技术方案建模仪结构简单，成本低，计算机可以实现三维建模，降低设备和建模难度。

Description

一种三维成像建模系统

技术领域

本发明涉及三维成像建模领域，尤其涉及一种三维成像建模系统。

背景技术

目前国内外采用的光场矩阵成像仪，都是由两百多台镜头，从不同角度同时拍摄一个物体，采集数据然后把图片合成为模型。其整套设备存在问题：

1、成本及高，(200万元左右)客户难以接受；

2、不可调整长焦距只能微调，使得被拍物件品类、大小受限制，难以适应市场需求；

3、体积大、安装、调试、运输不方便等等。

发明内容

为此，需要提供一种三维成像建模系统，解决现有三维成像困难，成本高的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种三维成像建模系统，包括建模仪和计算机，所述建模仪包括半圆支撑架，半圆支撑架所在平面与水平面垂直，半圆支撑架的圆心下方处设置有水平置物台，水平置物台下设置有电动转盘，半圆支撑架上设置有多个镜头，多个镜头处在同一平面上，镜头的镜头正对半圆支撑架的圆心处，所述镜头在所述水平置物台的水平面上方和下方至少各设置有一台；

计算机包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：

计算机获取镜头地址；

计算机启动镜头，加载实时画面；

计算机通过镜头拍摄照片；

计算机按照预设角度旋转电动转盘并拍摄照片；

计算机将拍得的照片进行加载并对齐；

计算机根据照片建立密集点云、生成网格、生成纹理、生成三维模型。

进一步地，镜头通过运动机构与半圆支撑架连接，运动机构包括有电动机，电动机用于带动运动机构运动，运动机构的运动方向与镜头的镜头正对方向相同；计算机还实现如下步骤：计算机测定被建模物体与镜头之间的距离，指令运动机构进行长焦距调整镜头。

进一步地，所述镜头为电子调焦镜头；计算机还实现如下步骤：镜头计算机指令镜头进行焦距微调到最佳焦距。

进一步地，还包括补光灯，所述补光灯设置在半圆支撑架上。

进一步地，还包括控制器，所述控制器用于控制电动转盘和镜头，计算机与控制器连接实现对电动转盘和镜头控制。

进一步地，还包括竖直底座，竖直底座设置在半圆支撑架圆周的一侧。

进一步地，所述镜头的数量为3台以上。

进一步地，计算机还包括步骤：计算机导出三维模型。

进一步地，计算机还包括步骤：计算机保存照片。

进一步地，计算机还包括步骤：计算机根据用户指令删除照片。

区别于现有技术，上述技术方案建模仪结构简单，成本低，计算机可以实现三维建模，降低设备和建模难度。

附图说明

图1为三维成像建模仪的结构示意图；

图2为三维成像的方法流程图。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1到图2，本实施例提供三维成像建模仪，包括半圆支撑架1，所述半圆支撑架包括多个首尾相连的工字型的骨架，相邻的骨架之间可以通过螺栓相连接，工字型骨架可以由钢管或者铝管焊接而成，包括相互连接的前骨架和后骨架，前后骨架之间可以用于设置镜头。这样采用积木式的半圆支撑架方便拆卸、组装和运输。半圆支撑架所在平面与水平面垂直，半圆支撑架的圆心下方处设置有水平置物台2，水平置物台下设置有电动转盘3，半圆支撑架上设置有多个镜头4，多个镜头处在同一平面上，镜头的镜头正对半圆支撑架的圆心处，所述镜头在所述水平置物台的水平面上方和下方至少各设置有一台。

其中，半圆支撑架主要起支撑作用，呈半圆形态。水平置物台用于放置被拍的物品，如图1中可以放置一个电动机。电动转盘3用于带动水平置物台水平转动，成像计算机可以与电动转盘连接并控制电动转盘转动。镜头用于拍摄照片，本发明的多个镜头同处在一个竖直面上。为了使得镜头能尽量覆盖到被拍的物品，镜头不仅要在水平面上方和下方至少各设置有一台，而且镜头方向的夹角也应该较大，使得镜头一次拍得的照片覆盖被建模物体一侧的顶面和底面。

本发明在实际使用的过程中，可以将建模仪与计算机连接，而后计算机可以运行三维成像建模方法对被建模物体进行三维成像，建模方法具体包括如下步骤：计算机获取镜头地址；计算机启动镜头，加载实时画面；计算机通过镜头拍摄照片；计算机按照预设角度旋转电动转盘并拍摄照片；计算机将拍得的照片进行加载并对齐；计算机根据照片建立密集点云、生成网格、生成纹理、生成三维模型。其中，镜头地址可以是镜头的IP地址，这样计算机可以获取镜头的图像并实现对镜头的控制。预设角度为计算机转动电动转盘的角度间隔，一般为了实现获取的图像相对较详细，计算机每旋转360度每台镜头要拍24-36张照片，则每次转动的角度一般为10到15度之间。一般地，15度为最佳，这样照片数量能满足建模要求，又不会让计算机处理量太大，可以提高处理效率。拍完照片后，要将被建模物品倒过来放置，再重复拍下面的照片，计算机控制电动转盘每旋转一预设角度后，控制所有的镜头拍一组照片，直到旋转360度将被建模物品的一周照片都拍得。拍照完成后要进行三维建模，常见的建模方法包括有对齐、建立密集点云、生成网格、生成纹理、生成三维模型。对齐照片即计算机通过识别照片的内容使得计算机获取照片在三维成像中所处的位置，建立密集点云即计算机计算照片中心拍摄物体的深度形成的点云数据，点云数据的点处在被建模物体的表面。生成网格是根据点云数据建立网格，即每个点与相邻的点连线形成网格。最后在网格表面生成纹理，纹理填充覆盖网格，这样就形成了三维的模型。这样，通过本申请的建模仪，计算机可以采集到足够多的照片并最终实现三维的建模。而本申请的建模仪镜头的数量少，结构简单，大大降低了建模仪的成本。

为了实现对不同大小物品的拍摄，镜头通过运动机构5与半圆支撑架连接，运动机构包括有电动机6，电动机用于带动运动机构运动，运动机构的运动方向与镜头的镜头正对方向相同。可以将运动机构理解成一个电动伸缩杆，而后镜头设置在末端，这样计算机可以通过控制电动机的转动来控制镜头与物品的距离。则计算机在建模的时候，还可以计算机调整镜头与被建模物体的距离，使得被建模物体占镜头画面的比例大于一个预设值，如3/4的画面比例。具体调整时，可以实现自动化调整，首先计算机指令运动机构使得镜头远离被建模物体，而后加载实时画面并判断被建模物体所占画面比例是否大于预设比例，如3/4。大于就不调整，如果小于则指令运动机构运动使得镜头靠近被建模物体，最终使得被建模物体画面占整个镜头画面占比大于预设比例。则指令这样可以拍得更多的细节，实现被建模物体较好的三维建模效果。

为了实现对被建模物体的调焦，所述镜头为电子调焦镜头。这样计算机可以通过控制镜头实现调焦，保证被建模物体的对焦，避免拍虚的情况。所述运动机构可以是个滑块模组，本建模仪在镜头处还设置有距离测量装置(如激光测距)，用于测量被建模物体与镜头之间的距离。在具体调焦时，计算机测定被建模物体与镜头之间的距离，指令滑块模组滑动实现长焦距调整。长焦距调整完毕后，计算机指令镜头进行焦距微调到最佳焦距，从而实现对焦。

生成后的三维模型计算机可以导出，这样可以直接用来与计算机连接的3D打印机上进行三维模型的打印，从而实现快速的建模和打印。

为了实现照片的保存，还包括步骤：计算机保存照片。当然根据用户需要，计算机可以根据用户指令删除照片。

进一步地，还包括补光灯(图未示出)，所述补光灯设置在半圆支撑架上。这样可以实现对被建模物体的补光。补光灯也可以与计算机连接，实现计算机对灯光强弱的控制。为了实现保持被建模物体在半圆支撑架的圆心处，电动转盘可以通过一个电动升降台与半圆支撑架连接，这样可以实现电动转盘的上下调节。在某些实施例，如果被建模物体较大，可以将电动升降台取下，而后直接将电动转盘放置到地上进行拍照。

本建模仪上有较多的被控设备，则为了实现对这些被控设备的控制，还包括控制器或计算机，所述控制器或者计算机的用于控制电动转盘和镜头。

为了实现对半圆支撑架的支撑，还包括竖直底座7，竖直底座设置在半圆支撑架圆周的一侧。竖直底座与半圆支撑架的连接方式可以采用可拆卸式连接，这样方便运输和组装。

本发明并不限定镜头的数量，一般地，所述镜头的数量为3台以上。一般与被拍物品的大小相关，如手机等小物品就3台就行，如汽车则需要9台以上。这样可以获取较多被建模物体的照片而处理量不会很大。

本建模仪的半圆支撑架的两端可以设置有纯色背景布，背景布设置在被建模物品相对于镜头的一侧，背景布所在平面与半圆支撑架所在平面垂直，这样镜头在拍被建模物品时具有统一的背景，方便计算机的处理，大大提高计算机处理速度。

在一个具体的实施例中，本发明方法可以如图2所示，包括有步骤S101读取镜头IP，即获取镜头地址。步骤S102镜头排序，对镜头排序从而或者其所在顺序。步骤S103启动镜头，从而镜头可以拍得照片。步骤S104镜头变焦，实现镜头对焦。步骤S105拍照，从而获得照片。步骤S106加载照片，可以获取照片上的数据并处理。步骤S107建议密集点云，即根据照片上物品的深度在物品表面上生成点的集合，这些点组成物品表面轮廓。步骤S108生成网格，网格即相邻点的连线，方便后续生成纹理。步骤S109生成纹理，这样就可以实现网格填充，使得物品表面变成电子化数据。步骤S110导出模型，即可以生成三维模型并导出。这样就实现了三维建模过程。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维成像建模系统，其特征在于，包括建模仪和计算机，所述建模仪包括半圆支撑架，半圆支撑架所在平面与水平面垂直，半圆支撑架的圆心下方处设置有水平置物台，水平置物台下设置有电动转盘，半圆支撑架上设置有多个镜头，多个镜头处在同一平面上，镜头的镜头正对半圆支撑架的圆心处，所述镜头在所述水平置物台的水平面上方和下方至少各设置有一台；

计算机包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：

计算机获取镜头地址；

计算机启动镜头，加载实时画面；

计算机通过镜头拍摄照片；

计算机按照预设角度旋转电动转盘并拍摄照片；

计算机将拍得的照片进行加载并对齐；

计算机根据照片建立密集点云、生成网格、生成纹理、生成三维模型。

2.根据权利要求1所述的一种三维成像建模系统，其特征在于：镜头通过运动机构与半圆支撑架连接，运动机构包括有电动机，电动机用于带动运动机构运动，运动机构的运动方向与镜头的镜头正对方向相同；计算机还实现如下步骤：计算机测定被建模物体与镜头之间的距离，指令运动机构进行长焦距调整镜头。

3.根据权利要求1所述的一种三维成像建模系统，其特征在于：所述镜头为电子调焦镜头；计算机还实现如下步骤：镜头计算机指令镜头进行焦距微调到最佳焦距。

4.根据权利要求1所述的三维成像建模系统，其特征在于：还包括补光灯，所述补光灯设置在半圆支撑架上。

5.根据权利要求1所述的三维成像建模系统，其特征在于：还包括控制器，所述控制器用于控制电动转盘和镜头，计算机与控制器连接实现对电动转盘和镜头控制。

6.根据权利要求1所述的三维成像建模系统，其特征在于：还包括竖直底座，竖直底座设置在半圆支撑架圆周的一侧。

7.根据权利要求1所述的三维成像建模系统，其特征在于：所述镜头的数量为3台以上。

8.根据权利要求1所述的三维成像建模系统，其特征在于，计算机还包括步骤：计算机导出三维模型。

9.根据权利要求1所述的三维成像建模系统，其特征在于，计算机还包括步骤：计算机保存照片。

10.根据权利要求1所述的三维成像建模系统，其特征在于，计算机还包括步骤：计算机根据用户指令删除照片。