CN108038901B - 实物空间三维成像数据生成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了实物空间三维成像数据生成系统，其特征在于，其包括阵列图像拍摄组件和图像处理器，其中，所述阵列图像拍摄组件采用阵列设置在箱底架上的摄像头阵列来对所需成像的实物进行全方位的瞬间捕捉其图像信息，并通过图像处理器对各个图像进行全自动处理，以便获取到高精度、色彩逼真的1:1还原的实物模型，该系统可以广泛应用于婚纱、写真、儿童以及运动等题材的3D摄影，配套处理软件支持多种常用格式模型输出，可以支持现有各种主流3D打印机，如全彩3D打印机、工业级3D打印机、FDM打印机等，也可以支持各种形式的电子文档浏览，如PC、WEB、手机APP浏览等，是目前最优的3D照相解决方案。

Description

实物空间三维成像数据生成系统
技术领域
本发明涉及实物空间三维成像数据生成系统，属于三维成像建模设备技术领域，主要应用于实物三维数字化重建。
背景技术
目前对于立体的几何模式建模来说，一般采用几何软件模仿实物进行手工几何建模，这种建模对于几何特性明显的物体建模速度快，但是无法还原真实客观的真实世界，而且专业门槛高，从业人员要求三年以上，建模成本高，效率低。随着扫描技术的不断发展，近几年出现了激光扫描建模的方式，这种三维建模方式虽然可获得高精度真实三维模型数据，但是，激光建模设备成本高，无法形成真实贴图，无法还原真实图像，建模成本高，效率低。因此，随着摄像技术以及高清技术的不断发展，如何设计全新的三维成像建模方式，对于实物的建模具有极其重要的作用。
本发明针对以上问题，提供实物空间三维成像数据生成系统，以便获得高精度真实三维模型数据及真实效果。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：实物空间三维成像数据生成系统，其特征在于，其包括阵列图像拍摄组件和图像处理器，其中，所述阵列图像拍摄组件采用阵列设置在箱底架上的摄像头阵列来对所需成像的实物进行全方位的瞬间捕捉其图像信息，并通过图像处理器对各个图像进行全自动处理，以便获取到高精度、色彩逼真的1:1 还原的实物模型。
进一步，作为优选，所述阵列图像拍摄组件包括箱底架、横向驱动组件、升降驱动组件、支撑板、转盘、摄像头固定架、摄像头和控制器，其中，所述摄像头为排列设置的多排多列，且各个摄像头采用各自的摄像头固定架设置在所述转盘上，所述转盘可转动的设置在所述支撑板上，所述支撑板固定设置在所述升降驱动组件上，所述升降驱动组件由所述横向驱动组件沿着所述箱底架的横向运动。
进一步，作为优选，所述横向驱动组件包括驱动步进电机、水平驱动丝杆和丝母，其中，所述箱底架内部水平支撑设置有导向杆，所述箱底架的内部位于所述导向杆的下方还采用轴承可转动的设置有所述水平驱动丝杆，所述水平驱动丝杆的一端采用所述驱动步进电机进行驱动转动，所述升降驱动组件的筒座的下端固定连接有水平滑块，所述水平滑块的下端固定连接有所述丝母，所述丝母与所述水平驱动丝杆螺纹传动连接，所述水平滑块上设置有导向孔，所述水平滑块通过所述导向孔沿着所述导向杆滑动，所述箱底架内部还间隔竖直固定设置有辅助支撑座，所述导向杆辅助支撑于所述辅助支撑座设置，所述水平驱动丝杆穿过所述辅助支撑座可转动设置，所述辅助支撑座位于两个相邻的摄像头的丝母之间。
进一步，作为优选，所述升降驱动组件包括筒座、升降架、齿轮和升降电机，其中，所述筒座的中心竖直可转动的设置有升降丝杆，所述升降丝杆的上部螺纹连接有升降滑块，所述升降滑块不可转动且可沿着所述筒座的轴线方向移动，所述升降丝杆的位于所述升降滑块的下方固定设置有齿轮，所述齿轮与所述升降电机输出轴上的驱动齿轮啮合传动，所述升降电机固定设置在所述筒座的外壁上，且所述齿轮设置于所述筒座的径向开口处，所述升降滑块的上端面上固定设置有所述升降架，所述升降架的上端伸出所述筒座的顶端设置，所述支撑板固定设置在所述升降架的顶部。
进一步，作为优选，所述转盘的中心固定设置有转杆，所述摄像头固定架的端部固定设置在所述转杆上。
进一步，作为优选，所述摄像头固定架的上下两端与所述转杆之间还连接设置有拉杆。
进一步，作为优选，所述摄像头在所述 摄像头固定板上为在竖直方向上可角度调节设置。
进一步，作为优选，所述摄像头的尾部设置有弧形齿轮，所述摄像头固定架上设置有角度调节齿轮，所述角度调节齿轮与所述弧形齿轮啮合传动，所述角度调节齿轮由角度电机驱动。
进一步，作为优选，所述箱底架为可拆卸结构，其中，所述箱底架的两端为可拆卸的盖板，所述箱底架的底部设置有滑轨。
进一步，作为优选，其中，所述图像处理器是通过对阵列设置的各个摄像头所拍摄的图像进行特征点提取、特征点匹配、空三处理、稠密点云提取、散乱点建模、纹理映射来实现的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明不仅可获得高精度真实三维模型数据及真实贴图，对真实世界的还原度极高，操作，而且无专业化门槛，速度快，成本极低，可实现流水化作业，本发明搭建集成的阵列式、密集型图像建模的软硬件系统和自动化成产线，解决行业内几何建模、激光扫描、结构光或者以手工交互为主，导致的对物体适应性较差，建模成本高、工作效率低、生产规模小等瓶颈问题。阵列系统利用摄像头阵列，瞬间捕捉到被拍摄者全方位的图像信息，然后通过配套软件全自动处理，可以获取到高精度、色彩逼真的1:1 还原的人像模型。该系统可以广泛应用于婚纱、写真、儿童以及运动等题材的3D摄影，配套处理软件支持多种常用格式模型输出，可以支持现有各种主流3D打印机，如全彩3D打印机、工业级3D打印机、FDM打印机等，也可以支持各种形式的电子文档浏览，如PC、WEB、手机APP浏览等，是目前最优的3D照相解决方案。
附图说明
图1是本发明实物空间三维成像数据生成系统的结构示意图；
其中，1、箱底架，2、滑轨，3、辅助支撑座，4、水平驱动丝杆，5、丝母，6、驱动步进电机，7、盖板，8、水平滑块，9、导向杆，10、竖直滑块，11、齿轮，12、升降电机，13、筒座，14、升降架，15、支撑板，16、定位座，17、转盘，18、摄像头固定架，19、拉杆，20、摄像头，21、摄像头角度调节器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：实物空间三维成像数据生成系统，其特征在于，其包括阵列图像拍摄组件和图像处理器，其中，所述阵列图像拍摄组件采用阵列设置在箱底架上的摄像头阵列来对所需成像的实物进行全方位的瞬间捕捉其图像信息，并通过图像处理器对各个图像进行全自动处理，以便获取到高精度、色彩逼真的1:1 还原的实物模型。
如图1，所述阵列图像拍摄组件包括箱底架1、横向驱动组件、升降驱动组件、支撑板、转盘17、摄像头固定架18、摄像头20和控制器，其中，所述摄像头20为排列设置的多排多列，且各个摄像头20采用各自的摄像头固定架18设置在所述转盘17上，所述转盘17可转动的设置在所述支撑板16上，所述支撑板16固定设置在所述升降驱动组件上，所述升降驱动组件由所述横向驱动组件沿着所述箱底架的横向运动。
所述横向驱动组件包括驱动步进电机6、水平驱动丝杆4和丝母5，其中，所述箱底架1内部水平支撑设置有导向杆9，所述箱底架1的内部位于所述导向杆的下方还采用轴承可转动的设置有所述水平驱动丝杆4，所述水平驱动丝杆4的一端采用所述驱动步进电机6进行驱动转动，所述升降驱动组件的筒座13的下端固定连接有水平滑块8，所述水平滑块8的下端固定连接有所述丝母5，所述丝母5与所述水平驱动丝杆4螺纹传动连接，所述水平滑块8上设置有导向孔，所述水平滑块8通过所述导向孔沿着所述导向杆滑动，所述箱底架内部还间隔竖直固定设置有辅助支撑座3，所述导向杆辅助支撑于所述辅助支撑座3设置，所述水平驱动丝杆穿过所述辅助支撑座可转动设置，所述辅助支撑座位于两个相邻的摄像头的丝母之间。
所述升降驱动组件包括筒座13、升降架14、齿轮11和升降电机12，其中，所述筒座13的中心竖直可转动的设置有升降丝杆，所述升降丝杆的上部螺纹连接有升降滑块10，所述升降滑块10不可转动且可沿着所述筒座的轴线方向移动，所述升降丝杆的位于所述升降滑块的下方固定设置有齿轮11，所述齿轮11与所述升降电机12输出轴上的驱动齿轮啮合传动，所述升降电机12固定设置在所述筒座的外壁上，且所述齿轮11设置于所述筒座的径向开口处，所述升降滑块的上端面上固定设置有所述升降架14，所述升降架14的上端伸出所述筒座13的顶端设置，所述支撑板15固定设置在所述升降架的顶部。
其中，所述转盘的中心固定设置有转杆，所述摄像头固定架18的端部固定设置在所述转杆上，所述摄像头固定架18的上下两端与所述转杆之间还连接设置有拉杆19。
为了调节拍摄角度，所述摄像头在所述 摄像头固定板上为在竖直方向上可角度调节设置，所述摄像头的尾部设置有弧形齿轮，所述摄像头固定架上设置有角度调节齿轮21，所述角度调节齿轮21与所述弧形齿轮啮合传动，所述角度调节齿轮由角度电机驱动。
所述箱底架为可拆卸结构，其中，所述箱底架的两端为可拆卸的盖板7，所述箱底架的底部设置有滑轨2。
对于图像处理来说，在本实施例中，所述图像处理器是通过对阵列设置的各个摄像头所拍摄的图像进行特征点提取、特征点匹配、空三处理、稠密点云提取、散乱点建模、纹理映射来实现的。
本发明不仅可获得高精度真实三维模型数据及真实贴图，对真实世界的还原度极高，操作，而且无专业化门槛，速度快，成本极低，可实现流水化作业，本发明搭建集成的阵列式、密集型图像建模的软硬件系统和自动化成产线，解决行业内几何建模、激光扫描、结构光或者以手工交互为主，导致的对物体适应性较差，建模成本高、工作效率低、生产规模小等瓶颈问题。阵列系统利用摄像头阵列，瞬间捕捉到被拍摄者全方位的图像信息，然后通过配套软件全自动处理，可以获取到高精度、色彩逼真的1:1 还原的人像模型。该系统可以广泛应用于婚纱、写真、儿童以及运动等题材的3D摄影，配套处理软件支持多种常用格式模型输出，可以支持现有各种主流3D打印机，如全彩3D打印机、工业级3D打印机、FDM打印机等，也可以支持各种形式的电子文档浏览，如PC、WEB、手机APP浏览等，是目前最优的3D照相解决方案。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.实物空间三维成像数据生成系统，其特征在于，其包括阵列图像拍摄组件和图像处理器，其中，所述阵列图像拍摄组件采用阵列设置在箱底架上的摄像头阵列来对所需成像的实物进行全方位的瞬间捕捉其图像信息，并通过图像处理器对各个图像进行全自动处理，以便获取到高精度、色彩逼真的1:1还原的实物模型，进而获得高精度真实三维模型数据及真实贴图；
所述阵列图像拍摄组件包括箱底架、横向驱动组件、升降驱动组件、支撑板、转盘、摄像头固定架、摄像头和控制器，其中，所述摄像头为排列设置的多排多列，且各个摄像头采用各自的摄像头固定架设置在所述转盘上，所述转盘可转动的设置在所述支撑板上，所述支撑板固定设置在所述升降驱动组件上，所述升降驱动组件由所述横向驱动组件沿着所述箱底架的横向运动；
所述摄像头在所述摄像头固定架上能够在竖直方向上可角度调节设置；
其中，所述图像处理器是通过对阵列设置的各个摄像头所拍摄的图像进行特征点提取、特征点匹配、空三处理、稠密点云提取、散乱点建模、纹理映射来实现的；所述转盘的中心固定设置有转杆，所述摄像头固定架的端部固定设置在所述转杆上；所述摄像头固定架的上下两端与所述转杆之间还连接设置有拉杆；
所述横向驱动组件包括驱动步进电机、水平驱动丝杆和丝母，其中，所述箱底架内部水平支撑设置有导向杆，所述箱底架的内部位于所述导向杆的下方还采用轴承可转动的设置有所述水平驱动丝杆，所述水平驱动丝杆的一端采用所述驱动步进电机进行驱动转动，所述升降驱动组件的筒座的下端固定连接有水平滑块，所述水平滑块的下端固定连接有所述丝母，所述丝母与所述水平驱动丝杆螺纹传动连接，所述水平滑块上设置有导向孔，所述水平滑块通过所述导向孔沿着所述导向杆滑动，所述箱底架内部还间隔竖直固定设置有辅助支撑座，所述导向杆辅助支撑于所述辅助支撑座设置，所述水平驱动丝杆穿过所述辅助支撑座可转动设置，所述辅助支撑座位于两个相邻的摄像头的丝母之间。
2.根据权利要求1所述的实物空间三维成像数据生成系统，其特征在于：所述升降驱动组件包括筒座、升降架、齿轮和升降电机，其中，所述筒座的中心竖直可转动的设置有升降丝杆，所述升降丝杆的上部螺纹连接有升降滑块，所述升降滑块不可转动且可沿着所述筒座的轴线方向移动，所述升降丝杆的位于所述升降滑块的下方固定设置有齿轮，所述齿轮与所述升降电机输出轴上的驱动齿轮啮合传动，所述升降电机固定设置在所述筒座的外壁上，且所述齿轮设置于所述筒座的径向开口处，所述升降滑块的上端面上固定设置有所述升降架，所述升降架的上端伸出所述筒座的顶端设置，所述支撑板固定设置在所述升降架的顶部。
3.根据权利要求2所述的实物空间三维成像数据生成系统，其特征在于：所述摄像头的尾部设置有弧形齿轮，所述摄像头固定架上设置有角度调节齿轮，所述角度调节齿轮与所述弧形齿轮啮合传动，所述角度调节齿轮由角度电机驱动。
4.根据权利要求3所述的实物空间三维成像数据生成系统，其特征在于：所述箱底架为可拆卸结构，其中，所述箱底架的两端为可拆卸的盖板，所述箱底架的底部设置有滑轨。
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