CN109882711B - 图像采集装置和人像雕刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像采集装置和人像雕刻方法，其中图像采集装置包括底座、升降杆、第一支架以及第二支架。升降杆固定于底座，第一支架呈圆弧形并连接于升降杆，第一支架间隔地设有多个图像采集元件。第二支架呈圆弧形并位于第一支架的顶部，第二支架可移动且可转动地间接连接于升降杆，第二支架间隔地设有多个图像采集元件，所有图像采集元件和计算机相连并环绕被采集对象。调节升降杆的高度、第一支架的位置和角度，所有的图像采集元件同时地从不同角度采集图像，计算机综合所有的图像并处理成三维立体图像。三维图像文件通过立体雕刻软件进行编辑，并设置雕刻流程、雕刻材料、雕刻刀具、下刀角度后生成操作文件后导入数控机床中进行人像雕刻。

Description

图像采集装置和人像雕刻方法

技术领域

本发明涉及一种图像采集装置，尤其涉及一种能同时实现多角度拍摄的图像采集装置。此外，本发明还提供一种将所述图像采集装置应用于人像雕刻的方法。

背景技术

市场上的墓碑基本以平面阴雕(雕刻形成凹陷的文字)或者阴雕阳字(雕刻背景从而突出文字)的形式展现，这样的墓碑表现逝者的方式单一，无法直观了解，往往只能通过碑文简短陈述逝者的姓名、生时、逝时等信息，晚辈不能直观地缅怀先辈的形象。而先辈也希望自己的形象可以长久保存，音容永在。

而目前墓碑人像雕刻都是以手工雕刻实现，雕刻出来的人像比较模糊，呈现的被雕刻者的形象主要以雕刻手艺人的意志和手艺决定。这样常常导致雕刻出来的作品良莠不齐，结果往往是手艺人花了大量的精力制作出了自己心目中的被雕刻人形象，而客户却不认可这样的作品。特别地，若是石像雕刻，由于石像材料质地坚硬，手工雕刻稍有大意，将会导致整块原料浪费，耗材耗时又耗力。基于以上原因，人像雕刻市场一直未得到有效发展，导致这块市场开发停滞。

发明内容

本发明的目的是提供一种图像采集装置和人像雕刻方法，解决现有的包括墓碑在内的人像雕刻表现形式单一，无法呈现立体生动的形象，雕刻质量依赖于人的手艺，容易造成材料浪费的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种图像采集装置，所述图像采集装置在使用时和计算机相连。所述图像采集装置包括底座、升降杆、第一支架以及第二支架。升降杆的底端固定于底座。第一支架呈圆弧形并连接于升降杆，第一支架间隔地设有多个图像采集元件。第二支架呈圆弧形并位于第一支架的顶部，第二支架可移动且可转动地间接连接于升降杆，第二支架间隔地设有多个图像采集元件。使用时第一支架的图像采集元件和第二支架的图像采集元件均与计算机电性连接，被采集对象面对图像采集装置，根据被采集对象的高度和位置，伸缩调节升降杆的高度，滑动和/或转动第一支架以调节第一支架的位置和角度，第一支架的图像采集元件和第二支架的图像采集元件均环绕被采集对象并同时地从不同角度采集图像，计算机综合所有的图像采集元件采集的图像并处理成三维立体图像。

根据本发明一实施例，所述图像采集装置还包括轨道支架和转轴，轨道支架具有滑动轨道并和升降杆连接，第二支架和转轴可转动地连接，转轴和轨道支架可滑动地连接。

根据本发明一实施例，轨道支架呈匚形，转轴的数量为两个，第二支架通过两个转轴可滑动地连接于轨道支架。

根据本发明一实施例，第一支架的图像采集元件和第二支架的图像采集元件均为相机或3D立体扫描仪。

根据本发明一实施例，升降杆为空心杆，升降杆的底部设有接线口，所有的图像采集元件的快门线由升降杆的内部走线并通过接线口经由集线器连接到计算机。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一种人像雕刻方法，包括以下步骤：

A、使用上述任一项所述的图像采集装置对真人进行多角度图像采集并生成多张平面照片；

B、利用计算机将采集到的平面照片处理生成三维格式文件；

C、将三维格式文件通过立体雕刻软件进行编辑，并设置雕刻流程、雕刻材料、雕刻刀具、下刀角度后生成操作文件；

D、将操作文件导入数控机床中，通过数控机床进行人像雕刻。

根据本发明一实施例，在步骤A中，使用所述图像采集装置对真人进行多角度图像采集并生成多张JPEG格式的24位颜色存储的位图。

根据本发明一实施例，在步骤B中，将所有采集到的平面照片导入影像处理软件中进行照片对齐，利用从不同角度采集到的照片重叠的像素部分合成三维点云并连接成三维网格，对生成的三维网格纹理化加工生成三维的OBJ格式文件。

根据本发明一实施例，所述人像雕刻方法应用于墓碑制作，在步骤B中，利用三维图像编辑软件在生成的三维格式文件基础上添加墓碑碑文信息和/或进行人像局部修饰处理。

根据本发明一实施例，所述人像雕刻方法还包括以下步骤：

E、在步骤C之前，先将三维格式文件发送给客户端供客户确认或提出修改意见。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明通过设置两个呈圆弧形的支架，即第一支架和第二支架，并在第一支架和第二支架上均间隔地设有多个图像采集元件，这样所有的图像采集元件可分散环绕分布于被采集对象周围并同时地从不同角度对被采集对象进行图像采集，最后利用计算机综合多张采集的图像进行处理，从而获得和被采集对象比较接近逼真、生动的三维立体图像。另外，通过设置高度可调节的升降杆，位置和角度可调节的第二支架可便于根据被采集对象的实际情况精确地调整图像采集拍摄的位置和角度。

本发明先利用所述图像采集装置对被采集对象同时进行多角度图像采集拍摄，再根据多张采集的照片进行立体合成三维图像，最后根据合成的三维图像通过数控机床进行精准雕刻成人像。由于这种方法是根据实地拍摄的被采集对象的照片进行合成处理的三维立体图像进行雕刻的，相比于传统的平面手工雕刻方式，雕刻出来的人像是三维立体的，比较生动形象和逼真，通过数控机床控制雕刻，线条清晰细腻，不会失真模糊。这种方法制作的人像品质不需要依赖于人的手艺，精确可靠，可适用于墓碑、雕像制作等领域。更重要的是，通过图像采集和计算机合成三维图像的方式，客户可以预先看到成品最终的雕刻效果，若是客户对成品效果不满意，在利用数控机床雕刻之前还可以对三维图像进行完善修饰，从而最终雕刻出满意的成品。这样可以避免客户对最终雕刻的成品不满意而导致材料、时间、精力的耗费问题。

附图说明

图1是本发明提供的图像采集装置的结构示意图；

图2是本发明提供的人像雕刻方法的流程图。

具体实施方式

以下描述只用于揭露本发明以使得本领域技术人员能够实施本发明。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本发明精神和范围的其他方案。

如图1所示，本发明提供一种图像采集装置，尤其是一种能够同时对被采集对象进行多角度采集拍摄的图像采集装置。在使用时，所述图像采集装置和计算机相连。所述图像采集装置包括底座10、升降杆20、第一支架30以及第二支架40。

底座10为整个所述图像采集装置的支撑部件，用于支撑升降杆20、第一支架30以及第二支架40。于本实施例中，底座10为一矩形的金属块；于其他实施例中，底座10可以为其他合理的形状。

升降杆20的底端固定于底座10并垂直竖立于底座10上。升降杆20为可伸缩杆，这样可便于灵活调节升降杆20的高度。

可选地，于本实施例中，升降杆20为空心杆，升降杆20的底部设有接线口。

第一支架30呈圆弧形并连接于升降杆20。具体的，于本实施例中，第一支架30呈半圆的圆弧形，并且第一支架30的中点位置通过螺钉和升降杆20固定连接。第一支架30间隔地设有多个图像采集元件31，图像采集元件31用于采集拍摄被采集对象的照片。可选地，图像采集元件31为相机或3D立体扫描仪。例如，于本实施例中，图像采集元件31采用单反相机。

第二支架40呈圆弧形并位于第一支架30的顶部。第二支架40可移动且可转动地间接连接于升降杆20，也就是说，第二支架40可相对升降杆20移动和转动，以调节位置和角度。第二支架40间隔地设有多个图像采集元件41。图像采集元件41用于采集拍摄被采集对象的照片。可选地，图像采集元件41为相机或3D体扫描仪。例如，于本实施例中，图像采集元件41采用单反相机。

进一步地，所述图像采集装置还包括轨道支架50和转轴60。轨道支架50具有滑动轨道并和升降杆20连接。第二支架40和转轴60可转动地连接，转轴60和轨道支架50可滑动地连接。通过这样的方式，第二支架40可沿着轨道支架50滑动并可相对转轴60转动。也就是说，可灵活调节第二支架20相对升降杆20的距离和角度。

于本实施例中，轨道支架50呈匚形，转轴60的数量为两个，第二支架40通过两个转轴60可滑动地连接于轨道支架50的两边。

本领域技术人员可以想到的是，于其他实施例中，可以采用一个伸缩杆来代替轨道支架50，伸缩杆连接于升降杆20并从升降杆20的顶部延伸，第二支架40和转轴60可转动地连接，转轴60和伸缩杆连接，这样通过伸缩杆的伸缩实现调节第二支架40的位置，并且第二支架40也可以转动以调节角度。

所有的图像采集元件31和图像采集元件41的快门线均由升降杆20的内部走线并通过升降杆20的接线口经由集线器连接到计算机。这样的设计方式，可以将图像采集元件31、图像采集元件41的线路隐藏于升降杆20内部，而不是暴露于所述图像采集装置的外部，更加整洁美观。可选地，图像采集元件31均可拆卸地安装于第一支架30，图像采集元件41均可拆卸地安装于第二支架40。

使用时，第一支架30的图像采集元件31和第二支架40的图像采集元件41均与计算机电性连接。被采集对象面对所述图像采集装置。根据被采集对象的高度和位置，伸缩调节升降杆20的高度，滑动和/或转动第一支架30以调节第一支架30的位置和角度。第一支架30的图像采集元件31和第二支架40的图像采集元件41均环绕被采集对象并同时地从不同角度采集图像。计算机综合所有的图像采集元件31、41采集的图像并处理成三维立体图像。

所述图像采集装置可应用于墓碑人像雕刻制作。在应用时，先在第一支架30上安装图像采集元件31，在第二支架40上安装图像采集元件41。将图像采集元件31、图像采集元件41的并行快门线和数据线通过集线器与计算机相连。然后被拍摄者(也即被采集对象)再根据喜好以确定的姿势站好或坐好并面对所述图像采集装置。接着根据被拍摄者的身高和位置，调整升降杆20的高度，滑动第二支架40至一个合适的位置，手动转动第二支架40以粗略调整图像采集元件41的拍摄角度。还可以手动调整图像采集元件31和图像采集元件41的拍摄角度，以精确对准被拍摄者。再接着通过操作计算机，在计算机上观察各个图像采集元件31和图像采集元件41的成像效果，并使得所有的图像采集元件31和图像采集元件41同时地从各个不同角度拍摄采集被拍摄者的照片，实现统一集群拍摄。拍摄后最终通过计算机处理生成三维立体图像。三维的立体效果图像可以交付客户选择确认，经确认后的三维图像发送至四轴或五轴的机械雕刻设备进行雕刻，从而获得生动形象、逼真的三维立体人像。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一种人像雕刻方法，尤其是一种将上述的图像采集装置应用于人像雕刻的方法。所述人像雕刻方法包括以下步骤：

A、使用所述的图像采集装置对真人进行多角度图像采集并生成多张平面照片；

B、利用计算机将采集到的平面照片处理生成三维格式文件；

C、将所述三维格式文件通过立体雕刻软件进行编辑，并设置雕刻流程、雕刻材料、雕刻刀具、下刀角度后生成操作文件；

D、将所述操作文件导入数控机床中，通过数控机床进行人像雕刻。

具体地，在步骤A中，使用所述图像采集装置的图像采集元件31和图像采集元件41(例如相机或3D立体扫描仪等视频图像采集设备)对真人进行瞬间的多角度同步图像采集并生成多张JPEG格式的24位颜色存储的位图。

可以理解的是，因为被拍摄者或者任何活动的物体在任何不同时间都不可能保持绝对的静止状态，只有瞬时多角度同步拍摄影像才能获取静态图像。因此，于本实施例中，利用设置于第一支架30和第二支架40上的多架单反相机形成相机阵列，对被拍摄者进行多角度拍摄，确保对拍摄者的正面进行无死角拍摄，从而同时生成多张不同角度地平面照片。

在步骤B中，将所有采集到的平面照片导入影像处理软件中进行照片对齐，例如可以将所有采集到的平面24位颜色存储的位图照片资料导入photoscan软件中。对二维平面位图照片进行照片对齐，利用从不同角度采集到的照片重叠的像素部分合成大量密集的三维点云并连接成三维网格，再对生成的三维网格纹理化加工生成三维的例如基于COFF(Common Object File Format)格式的OBJ格式文件(也称目标格式文件)。

于本实施例中，所述人像雕刻方法应用于墓碑人像制作，在步骤B中，还利用三维图像编辑软件在生成的三维格式文件基础上添加墓碑碑文信息和/或进行人像局部修饰处理。例如，使用Maya或C4D等三维编辑软件打开上述制作出的OBJ格式文件，然后再添加底座墓碑碑文信息如逝者信息，如姓名、生时、逝时等信息。或者按客户要求对三维图像做局部修饰处理，例如去除皱纹等处理，以完善最终的三维立体图像数据。

所述人像雕刻方法还包括以下步骤：

E、在步骤C之前，先将三维格式文件发送给客户端供客户确认或提出修改意见。将三维图像数据发送给客户手机或者其它视频显示设备，让客户预先看到最终的图像信息和成品雕刻效果并进行确认。若是客户对成品效果不满意，还可以对三维图像进行完善修饰，以便于最终雕刻出满意的成品。这样可以避免客户对最终雕刻的成品不满意而导致材料、时间、精力的耗费问题。待客户认可后，即可进行步骤C的操作。

在步骤C中，将客户确认后的三维图像导入到立体雕刻机械设备的软件例如精雕软件中，在软件中调整好雕刻角度，设置雕刻流程，选择雕刻材料和合适的雕刻刀具，编辑下刀角度，最后导出CNC数控机床能识别的NC文件。

在步骤D中，将能被CNC数控机床识别的NC文件导入CNC数控机床中，例如可采用精辉1325型号数控机床，也可采用其他类型的四轴或五轴雕刻机。CNC数控机床根据导入的文件及预先设置的路径进行雕刻加工，最终雕刻出形象逼真、生动的三维人像。

本发明摆脱传统墓碑表现形式单一、内容简单的现状，通过所述图像采集装置采集人像，然后通过图像处理软件合成立体人像，再用立体雕刻设备进行雕刻，可以将真人模型直接雕刻在墓碑上，从而在墓碑上呈现逝者的三维立体真人形象，并附着碑文文字说明，从而区别于传统墓碑的单一刻板外观。

此外，本发明通过所述图像采集装置的图像采集元件31、41(例如单反相机、3D立体扫描仪等视频影像采集设备)瞬时获取被雕刻者的形象，并在计算机上立刻展现雕刻成品的信息和雕刻效果，让客户选择最符合自己心仪的形象做为被雕刻形象，使得供需双方对最终成品要求达成一致意见，从而解决了由于供需双方对最终成品要求意见不一致而导致返工带来的材料资源、人力资源的浪费问题。通过数控机床实现精确雕刻，避免了雕刻的成品质量良莠不齐的问题。

本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本发明的实施例只作为举例，并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本发明的实施方式可以有任何变形和修改。

Claims (5)

1.一种图像采集装置，使用时和计算机相连，其特征在于，所述图像采集装置包括：

底座；

升降杆，底端固定于所述底座；

第一支架，呈圆弧形并连接于所述升降杆，所述第一支架间隔地设有多个图像采集元件；

第二支架，呈圆弧形并位于所述第一支架的顶部，所述第二支架可移动且可转动地间接连接于所述升降杆，所述第二支架间隔地设有多个图像采集元件；

还包括轨道支架和转轴，所述轨道支架具有滑动轨道并和所述升降杆连接，所述第二支架和所述转轴可转动地连接，所述转轴和所述轨道支架可滑动地连接；

所述轨道支架呈匚形，所述转轴的数量为两个，所述第二支架通过两个所述转轴可滑动地连接于所述轨道支架；

所述升降杆为空心杆，所述升降杆的底部设有接线口，所有的图像采集元件的快门线由所述升降杆的内部走线并通过所述接线口经由集线器连接到计算机；计算机通过数控机床进行人像雕刻；将真人模型直接雕刻在墓碑上；并附着碑文文字说明。

2.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，第一支架的所述图像采集元件和第二支架的图像采集元件均为相机或3D立体扫描仪。

3.一种人像雕刻方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、使用权利要求1-2任一所述的图像采集装置对真人进行多角度图像采集并生成多张平面照片；利用设置于第一支架和第二支架上的多个图像采集元件，对被拍摄者进行多角度拍摄，确保对拍摄者的正面进行无死角拍摄，从而同时生成多张不同角度地平面照片；

B、利用计算机将采集到的平面照片处理生成三维格式文件；利用三维图像编辑软件在生成的三维格式文件基础上添加墓碑碑文信息和/或进行人像局部修饰处理；

在计算机上立刻展现雕刻成品的信息和雕刻效果；将三维格式文件发送给客户端供客户确认或提出修改意见；若是客户对成品效果不满意，对三维格式文件进行完善修饰；

C、将所述三维格式文件通过立体雕刻软件进行编辑，并设置雕刻流程、雕刻材料、雕刻刀具、下刀角度后生成操作文件；

D、将所述操作文件导入数控机床中，通过数控机床进行人像雕刻；将真人模型直接雕刻在墓碑上；并附着碑文文字说明。

4.根据权利要求3所述的人像雕刻方法，其特征在于，在步骤A中，使用所述图像采集装置对真人进行多角度图像采集并生成多张JPEG格式的24位颜色存储的位图。

5.根据权利要求3或4所述的人像雕刻方法，其特征在于，在步骤B中，将所有采集到的平面照片导入影像处理软件中进行照片对齐，利用从不同角度采集到的照片重叠的像素部分合成三维点云并连接成三维网格，对生成的三维网格纹理化加工生成三维的OBJ格式文件。

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