CN114189613A - 一种基于点采集的三维建模装置及建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于点采集的三维建模装置，包括转向部件、摄像组件、补光组件和红外感知板，转向部件为中空腔体状结构，转向部件包括驱动电机、第一安装板和主动齿，驱动电机的输出端贯穿主动齿连接安装于主动齿内部的一侧，转向部件的内部安装有第二安装板，第二安装板的一侧转动安装有从动齿，从动齿的内部安装有锁止条，锁止条为直线状结构，从动齿的一侧设有锁止块。上述方案，通过Line2MeasureArg函数利用向量内积求一个值,在夹角从0‑360度变化内,函数值从0到2变化,可以衡量角度,具体含义是当夹角小于180度的时候返回1‑(cosA)^2当夹角大于180度的时候返回1+(cosA)^2其他是测试函数CalcArg返回夹角的角度都是P0X，进行多角度观察取点。
Description
技术领域
本发明涉及三维建模技术领域，尤其涉及一种基于点采集的三维建模装置及建模方法。
背景技术
现有技术中，通常使用立体照相机对人、动物等能够移动的物体进行拍摄，通过摄像能够得到多组图像，从而生成被拍摄移动物体的三维模型，但是由于多组图像为静止状态，传统生成三维模型的方式仅仅通过对移动物体进行多次或多角度的拍摄从而进行三维模型的生成。
但若移动物体进行移动的情况下，无法生成动态的三维模型，因此传统的三维模型的生成方式通常是基于均是静止状态下的移动物体的三维模型，无法反映出移动物体在移动过程中所作出的动作变化，因此需要一种更灵活的三维模型的生成方法，能够在不影响移动物体的正常移动的同时，有效的生成移动物体的动态三维模型且相关技术在具有移动条件下所产生的摄像晃动导致摄像过程中的不稳定。
此外，关于基于关节传感器的人体识别技术，该技术需要在被测人体身上佩戴专门的关节节点传感器，为提高识别精度，一般需要在人体主要关节点佩戴20个以上的传感器，然后，由两台高速红外摄像机从不同角度拍摄人体运动图像，根据关节节点传感器的红外反射信息，计算机可以重构出人体的三维建模数学模型，该方法的技术原理相对简单，但具体实现起来比较复杂，需要建造专门的三维建模摄影实验室及购买相应的人体关节节点传感器套件，且每次测试都必须佩戴节点传感器，因此该技术使用起来并不方便，且系统成本相当昂贵。
为此，我们提出一种基于点采集的三维建模装置及建模方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景提出的问题，而提出的一种基于点采集的三维建模装置及建模方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于点采集的三维建模装置及建模方法，包括转向部件、摄像组件、补光组件和红外感知板，所述转向部件为中空腔体状结构，所述转向部件包括驱动电机、第一安装板和主动齿，所述驱动电机的输出端贯穿主动齿连接安装于主动齿内部的一侧，所述转向部件的内部安装有第二安装板，所述第二安装板的一侧转动安装有从动齿；
所述从动齿的内部安装有锁止条，所述锁止条为直线状结构，所述从动齿的一侧设有锁止块，所述锁止块和锁止条的一侧固定套接有环形安装盘，所述环形安装盘的一侧设有锁止销孔，所述摄像组件、补光组件和红外感知板固定卡接于锁止销孔的一侧。
优选地，所述补光组件和红外感知板通讯连接，所述驱动电机为静音电机，所述主动齿的直径小于从动齿的直径并呈平行状啮合，所述锁止块呈三角柱设于从动齿的一侧，所述环形安装盘的一侧开设有与锁止块、锁止条相适配的安装槽，所述锁止块、锁止条和环形安装盘的一侧为磁极状态且磁极相反。
优选地，所述摄像组件的内部设有图像采集系统所述图像采集系统采集物拍摄体多面角度为不规则形状时，识别角度和所拍摄物体的理想角度是45°,KI＝5°，实际情况下照明体、识别角度和拍摄物体的角度是50°，DR≤5°±1°和KR＝0.5°±1；
即：DR＝-LOG5KI＝KR＝0.5/(45；50)，且在实际计算中并应具有中的至少1/30的ISO5的视觉反射密度，该计算结果可通过Line2MeasureArg函数利用向量内积求一个值,在夹角从0-360度变化内,函数值从0到2变化,可以衡量角度,具体含义是当夹角小于180度的时候返回1-(cosA)^2当夹角大于180度的时候返回1+(cosA)^2其他是测试函数CalcArg返回夹角的角度都是P0X，进行多角度观察取点。
优选地，所述图像采集系统通过DDA算法传输并进行二维图像生成，所述DDA算法求出的y要进行取整操作，为int(y+0.5)，在D的前提中，int(y+0.5)区间为(0、1)，小数部分d是以k为增量的单调递增序列；而k>0,则d在经过-定次数的递增后必然会有d≥1,此时只要令d＝d-1,d必然会重新变成区间(0、1)上的实数。
优选地，所述二维图像生成将生成的数据同传输有增速传输(6)和网络设备进行同步转换，所述增速传输(6)通过波特率因子为依据进行整体编程数据更改，通过OnComm进行比量转换，提升增速传输，其中数据传输速度以6000/mins的字节进行传输，网络设备进行高速运行，所产生的消息处理加快，处理速度依靠波特率因子进行同比转换，所受到的字节介于4-5之间，由OnComm进行事件或循环查询，将把目标进程的ReadFile与WriteFile给HOOK，虚拟串口的源码为基础，运行此虚拟串口程序时建1个虚拟串口(com10)，把那个软件的串口号由com1改为com10，以此增加增速传输的传输效率。
优选地，所述网络设备将处理完成的数据进行等量因子转换输出二维图像回归进行数据处理，所述二维图像回归通过扫描时的物体函数的截尾性及D检验准则对模型定阶,采用同步估计法进行回归(AR)、(MA)参数估计，将扫描时的物体进行建模分析。
优选地，所述二维图像回归将建模分析后的数据进行分析传输至三维参数生成进行生成，所述三维参数生成以VisualC++为开发平台,命令组文件(SCR文件)作为接口文件,采用编程式建模来实现三维参数的生成。
优选地，所述三维参数生成将生成的参数数据传输至密集配置(10)进行配置，所述密集配置(10)以点云为依托进行匹配生成，所述密集配置(10)针对拍摄物体进行XYZ和RGB坐标生成，对拍摄物体的像素，两张相互重叠的图像，可以根据三角测量计算出同名点的三维坐标并进行PCL融合的融合。
优选地，所述PCL融合针对密集配置配准后的数据，为了消除冗余重复的点，设置一个比较小的距离阈值该阈值以密集配置配准的误差距离进行参考，比较密集配置配准后点云和密集配置之间的欧氏距离，当密集配置和点云距离小于设定阈值，则删除冗余点
优选地，所述PCL融合进行融合完毕通过构建DEM进行数据重整，构建DEM整合完毕的数据由纹理映射映射，并通过三维模型成型进行完整的模型搭建。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、上述方案，通过Line2MeasureArg函数利用向量内积求一个值,在夹角从0-360度变化内,函数值从0到2变化,可以衡量角度,具体含义是当夹角小于180度的时候返回1-(cosA)^2当夹角大于180度的时候返回1+(cosA)^2其他是测试函数CalcArg返回夹角的角度都是P0X，进行多角度观察取点；
2、上述方案，通过由OnComm进行事件或循环查询，将把目标进程的ReadFile与WriteFile给HOOK，虚拟串口的源码为基础，运行此虚拟串口程序时建1个虚拟串口(com10)，把那个软件的串口号由com1改为com10，以此增加增速传输的传输效率。
3、上述方案，通过设置环形安装盘的一侧开设有与锁止块、锁止条相适配的安装槽，锁止块、锁止条和环形安装盘的一侧为磁极状态且磁极相反将摄像组件、补光组件和红外感知板牢牢吸附于锁止销孔的一侧防止产生晃动，保证采集过程中的稳定性。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于点采集的三维建模装置及建模方法的多点采集结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于点采集的三维建模装置及建模方法的锁止稳定结构示意图
图3为本发明提出的一种基于点采集的三维建模装置及建模方法的流程结构示意图；
图4为本发明提出的一种基于点采集的三维建模装置及建模方法的角度成像采集结构示意图；
图5为本发明提出的一种基于点采集的三维建模装置及建模方法的算法变量结构示意图；
图6为本发明提出的一种基于点采集的三维建模装置及建模方法的增速波动结构示意图。
附图标记：1、转向部件；2、摄像组件；3、补光组件；4、红外感知板；5、二维图像生成；6、增速传输；7、网络设备；8、二维图像回归；9、三维参数生成；10、密集配置；11、PCL融合；12、构建DEM；13、纹理映射；14、三维模型成型；21、图像采集系统；101、驱动电机；102、第一安装板；103、主动齿；104、第二安装板；105、从动齿；106、锁止条；107、锁止块；108、环形安装盘；109、锁止销孔。
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。
参照图1-2，一种基于点采集的三维建模装置，包括转向部件1、摄像组件2、补光组件3和红外感知板4，转向部件1为中空腔体状结构，转向部件1包括驱动电机101、第一安装板102和主动齿103，驱动电机101的输出端贯穿主动齿103连接安装于主动齿103内部的一侧，转向部件1的内部安装有第二安装板104，第二安装板104的一侧转动安装有从动齿105；
从动齿105的内部安装有锁止条106，锁止条106为直线状结构，从动齿105的一侧设有锁止块107，锁止块107和锁止条106的一侧固定套接有环形安装盘108，环形安装盘108的一侧设有锁止销孔109，摄像组件2、补光组件3和红外感知板4固定卡接于锁止销孔109的一侧。
补光组件3和红外感知板4通讯连接，当红外感知板4检测有隔断时，红外感知板4将信号传输至补光组件3进行开启补光，驱动电机101为静音电机，主动齿103的直径小于从动齿105的直径并呈平行状啮合，进而带动从动齿进行360度的旋转，锁止块107呈三角柱设于从动齿105的一侧，环形安装盘108的一侧开设有与锁止块107、锁止条106相适配的安装槽，锁止块107、锁止条106和环形安装盘108的一侧为磁极状态且磁极相反将摄像组件2、补光组件3和红外感知板4牢牢吸附于锁止销孔109的一侧防止产生晃动。
参照图3-4所示，其中拍摄物体多面角度为不规则形状时，识别角度和所拍摄物体的理想角度是45°,KI＝5°，实际情况下照明体、识别角度和拍摄物体的角度是50°，DR≤5°±1°和KR＝0.5°±1；
即：DR＝-LOG5KI＝KR＝0.5/45；50，且在实际计算中并应具有中的至少1/30的ISO5的视觉反射密度，该计算结果可通过Line2MeasureArg函数利用向量内积求一个值,在夹角从0-360度变化内,函数值从0到2变化,可以衡量角度,具体含义是当夹角小于180度的时候返回1-(cosA)^2当夹角大于180度的时候返回1+(cosA)^2其他是测试函数CalcArg返回夹角的角度都是P0X，进行多角度观察取点。
参照图5所示，图像采集系统21通过DDA算法传输并进行二维图像生成5，DDA算法求出的y要进行取整操作，为inty+0.5，在D的前提中，inty+0.5区间为0、1，小数部分d是以k为增量的单调递增序列；而k>0,则d在经过-定次数的递增后必然会有d≥1,此时只要令d＝d-1,d必然会重新变成区间0、1上的实数，公式为SJ＝IV＝H/sina；
DDA算法利用了增量思想，利用斜截式方程得知：
yi＝kxi+b
yi+1＝kxi+1+b
可得：
yi+1＝kxi+1+b
yi+1＝k(xi+1)+b
yi+1＝kxi+k+b
yi+1＝yi+k
当∣k∣<1,x＝x+1y＝y+k可计算出y+0.5。
参照图6所示，二维图像生成5将生成的数据同传输有增速传输6和网络设备7进行同步转换，增速传输6通过波特率因子为依据进行整体编程数据更改，通过OnComm进行比量转换，提升增速传输，其中数据传输速度以6000/mins的字节进行传输，网络设备7进行高速运行，所产生的消息处理加快，处理速度依靠波特率因子进行同比转换，所受到的字节介于4-5之间；
多数串行接口电路的接收波特率和发送波特率可以分别设置，但接收方的接收波特率必须与发送方的发送波特率相同，通信线上所传输的字符数据(代码)是逐为位传送的，1个字符由若干位组成，因此每秒钟所传输的字符数(字符速率)和波特率是两种概念，在串行通信中，所说的传输速率是指波特率，而不是指字符速率，它们两者的关系是:假如在异步串行通信中，传送一个字符，包括12位(其中有一个起始位，8个数据位，2个停止位)，其传输速率是1200b/s，每秒所能传送的字符数是1200/(1+8+1+2)＝100个。
由OnComm进行事件或循环查询，将把目标进程的ReadFile与WriteFile给HOOK，虚拟串口的源码为基础，运行此虚拟串口程序时建1个虚拟串口com10，把那个软件的串口号由com1改为com10，以此增加增速传输6的传输效率。
网络设备7将处理完成的数据进行等量因子转换输出二维图像回归8进行数据处理，二维图像回归8通过扫描时的物体函数的截尾性及D检验准则对模型定阶,采用同步估计法进行回归(AR)、(MA)参数估计，将扫描时的物体进行建模分析。
二维图像回归8将建模分析后的数据进行分析传输至三维参数生成9进行生成，三维参数生成9以VisualC++为开发平台,命令组文件(SCR文件)作为接口文件,采用编程式建模来实现三维参数的生成，上述为现有技术，不加以赘述。
三维参数生成9将生成的参数数据传输至密集配置10进行配置，密集配置10以点云为依托进行匹配生成，密集配置10针对拍摄物体进行XYZ和RGB坐标生成，对拍摄物体的像素，两张相互重叠的图像，可以根据三角测量计算出同名点的三维坐标并进行PCL融合11的融合。
PCL融合11针对密集配置10配准后的数据，为了消除冗余重复的点，设置一个比较小的距离阈值该阈值以密集配置10配准的误差距离进行参考，比较密集配置10配准后点云和密集配置10之间的欧氏距离，当密集配置10和点云距离小于设定阈值，则删除冗余点。
PCL融合11进行融合完毕通过构建DEM12进行数据重整，构建DEM12整合完毕的数据由纹理映射13映射，并通过三维模型成型14进行完整的模型搭建，该技术已成熟，不加以赘述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于点采集的三维建模装置，其特征在于，包括转向部件(1)、摄像组件(2)、补光组件(3)和红外感知板(4)，所述转向部件(1)为中空腔体状结构，所述转向部件(1)包括驱动电机(101)、第一安装板(102)和主动齿(103)，所述驱动电机(101)的输出端贯穿主动齿(103)连接安装于主动齿(103)内部的一侧，所述转向部件(1)的内部安装有第二安装板(104)，所述第二安装板(104)的一侧转动安装有从动齿(105)；
所述从动齿(105)的内部安装有锁止条(106)，所述锁止条(106)为直线状结构，所述从动齿(105)的一侧设有锁止块(107)，所述锁止块(107)和锁止条(106)的一侧固定套接有环形安装盘(108)，所述环形安装盘(108)的一侧设有锁止销孔(109)，所述摄像组件(2)、补光组件(3)和红外感知板(4)固定卡接于锁止销孔(109)的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于点采集的三维建模装置，其特征在于，所述补光组件(3)和红外感知板(4)通讯连接，所述驱动电机(101)为静音电机，所述主动齿(103)的直径小于从动齿(105)的直径并呈平行状啮合，所述锁止块(107)呈三角柱设于从动齿(105)的一侧，所述环形安装盘(108)的一侧开设有与锁止块(107)、锁止条(106)相适配的安装槽，所述锁止块(107)、锁止条(106)和环形安装盘(108)的一侧为磁极状态且磁极相反。
3.一种基于点采集的三维建模方法，其特征在于，所述摄像组件(2)的内部设有图像采集系统(21)，所述图像采集系统(21)采集物拍摄体多面角度为不规则形状时，识别角度和所拍摄物体的理想角度是45°,KI＝5°，实际情况下照明体、识别角度和拍摄物体的角度是50°，DR≤5°±1°和KR＝0.5°±1；
即：DR＝-LOG5KI＝KR＝0.5/(45；50)，且在实际计算中并应具有中的至少1/30的ISO5的视觉反射密度，该计算结果可通过Line2MeasureArg函数利用向量内积求一个值,在夹角从0-360度变化内,函数值从0到2变化,可以衡量角度,具体含义是，当夹角小于180度的时候，返回1-(cosA)^2，当夹角大于180度的时候，返回1+(cosA)^2，其他是测试函数CalcArg返回夹角的角度都是P0X，进行多角度观察取点。
4.根据权利要求3所述的一种基于点采集的三维建模方法，其特征在于，所述图像采集系统(21)通过DDA算法传输并进行二维图像生成(5)，所述DDA算法求出的y要进行取整操作，为int(y+0.5)，在D的前提中，int(y+0.5)区间为(0、1)，小数部分d是以k为增量的单调递增序列；而k>0,则d在经过-定次数的递增后必然会有d≥1,此时只要令d＝d-1,d必然会重新变成区间(0、1)上的实数。
5.根据权利要求4所述的一种基于点采集的三维建模方法，其特征在于，所述二维图像生成(5)将生成的数据同传输有增速传输(6)和网络设备(7)进行同步转换，所述增速传输(6)通过波特率因子为依据进行整体编程数据更改，通过OnComm进行比量转换，提升增速传输，其中数据传输速度以6000/mins的字节进行传输，网络设备(7)进行高速运行，所产生的消息处理加快，处理速度依靠波特率因子进行同比转换，所受到的字节介于4-5之间，由OnComm进行事件或循环查询，将把目标进程的ReadFile与WriteFile给HOOK，虚拟串口的源码为基础，运行此虚拟串口程序时建1个虚拟串口(com10)，把那个软件的串口号由com1改为com10，以此增加增速传输(6)的传输效率。
6.根据权利要求5所述的一种基于点采集的三维建模方法，其特征在于，所述网络设备(7)将处理完成的数据进行等量因子转换输出二维图像回归(8)进行数据处理，所述二维图像回归(8)通过扫描时的物体函数的截尾性及D检验准则对模型定阶,采用同步估计法进行回归(AR)、(MA)参数估计，将扫描时的物体进行建模分析。
7.根据权利要求6所述的一种基于点采集的三维建模方法，其特征在于，所述二维图像回归(8)将建模分析后的数据进行分析传输至三维参数生成(9)进行生成，所述三维参数生成(9)以VisualC++为开发平台,命令组文件(SCR文件)作为接口文件,采用编程式建模来实现三维参数的生成。
8.根据权利要求7所述的一种基于点采集的三维建模方法，其特征在于，所述三维参数生成(9)将生成的参数数据传输至密集配置(10)进行配置，所述密集配置(10)以点云为依托进行匹配生成，所述密集配置(10)针对拍摄物体进行XYZ和RGB坐标生成，对拍摄物体的像素，两张相互重叠的图像，可以根据三角测量计算出同名点的三维坐标并进行PCL融合(11)的融合。
9.根据权利要求8所述的一种基于点采集的三维建模方法，其特征在于，所述PCL融合(11)针对密集配置(10)配准后的数据，为了消除冗余重复的点，设置一个比较小的距离阈值该阈值以密集配置(10)配准的误差距离进行参考，比较密集配置(10)配准后点云和密集配置(10)之间的欧氏距离，当密集配置(10)和点云距离小于设定阈值，则删除冗余点。
10.根据权利要求9所述的一种基于点采集的三维建模方法，其特征在于，所述PCL融合(11)进行融合完毕通过构建DEM(12)进行数据重整，构建DEM(12)整合完毕的数据由纹理映射(13)映射，并通过三维模型成型(14)进行完整的模型搭建。
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| CN202111429545.0A CN114189613A (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种基于点采集的三维建模装置及建模方法 |
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| CN202111429545.0A Pending CN114189613A (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种基于点采集的三维建模装置及建模方法 |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990036573A (ko) * | 1997-10-20 | 1999-05-25 | 윤종용 | 미러유동방지장치를 구비한 비디오카메라 |
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| CN106296643A (zh) * | 2015-06-10 | 2017-01-04 | 西安蒜泥电子科技有限责任公司 | 用于多视图几何三维重建的特征点补充系统 |
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2021
- 2021-11-29 CN CN202111429545.0A patent/CN114189613A/zh active Pending
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