CN218634072U - 一种用于三维快速扫描的矩阵成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于三维快速扫描的矩阵成像装置，具体包括多个立柱，以及设置在立柱之间的柔光板，立柱和柔光板间隔设置并合围形成一个成像区域，在所述立柱的内侧安装有用于进行拍摄的相机模组。本实用新型与现有技术相比具有以下的优点：本实用新型以矩阵相机作为3D成像的主要手段，可在很短的时候内实现对人体的高精度3D扫描，进而获得模型，通过逆向工程进行建模，形成完整的、全复制的被拍摄物体的模型，利用高精度全彩色3D打印机对人像进行打印，再通过模型的后处理，从而获得最终的3D产品，具有方便快捷，操作简单的特点。

Description

一种用于三维快速扫描的矩阵成像装置

技术领域

本实用新型涉及一种矩阵成像装置，尤其涉及一种用于三维快速扫描的矩阵成像装置。

背景技术

3D扫描仪是用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观数据(如颜色、表面反照率等性质)。这些搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。

然而，一般激光三维扫描仪进行人体扫描所需时间较长，一般需要15分钟，贴图像素低，色彩还原度低，扫描对象姿势需要长时间保持不动，体验感差，扫描工作难度和成本高，无法满足低成本快速生成模型的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于三维快速扫描的矩阵成像装置，能够实现低成本快速生成模型，解决现有技术存在的缺憾。

本实用新型提供了下述方案：

一种用于三维快速扫描的矩阵成像装置，具体包括多个立柱，以及设置在立柱之间的柔光板，立柱和柔光板间隔设置并合围形成一个成像区域，在所述立柱的内侧安装有用于进行拍摄的相机模组。

进一步的，在所述立柱的两边设置有无极调光LED灯条。

进一步的，立柱上设置有聚光纹理图案射灯。

进一步的，相邻的立柱之间通过顶部的连接杆固定连接。

进一步的，在立柱和柔光板合围形成的成像区域的底部设置有视觉基准标记点。

进一步的，所述相机模组包括普通相机模组和面部相机模组。

进一步的，所述普通相机模组安装在立柱的顶部和底部，所述面部相机模组安装在立柱的中部。

进一步的，在所述成像区域的顶部设置有柔光顶盖。

进一步的，在所述成像区域的出入口处设置有门帘。

进一步的，每个立柱上还设置有用于对相机模组和灯泡供电的直流电源，以及用于控制相机模组快门和拍摄参数、灯泡切换和亮度调节的控制机。

本实用新型与现有技术相比具有以下的优点：本实用新型以矩阵相机作为3D成像的主要手段，可在很短的时候内实现对人体的高精度3D扫描，进而获得模型，通过逆向工程进行建模，形成完整的、全复制的被拍摄物体的模型，利用高精度全彩色3D打印机对人像进行打印，再通过模型的后处理，从而获得最终的3D产品，具有方便快捷，操作简单的特点。

本实用新型可应用于人体高精度3D扫描、人像扫描和制作手办上，以矩阵相机作为3D成像的主要手段，可在很短的时间内实现对人体的高精度3D扫描获得模型。克服了传统的三维扫描成像的方式，具有速度快、体验度好、质量好，操作简单不需要专业人员等优势，从根本上降低人体三维扫描的门槛，具有良好的商业前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的正视图。

图2是本实用新型的俯视图。

图3是本实用新型的立体图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

立柱1，柔光板2、柔光底板3、柔光顶盖4、普通相机模组5、面部相机模组6、无极调光LED灯条7、聚光纹理图案射灯8、门帘9、连接杆10、脚踏板11、视觉基准标记点12、电源13、控制机14

如图1至图3所示的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，具体包括多个立柱1，以及设置在立柱1之间的柔光板2，立柱1和柔光板2间隔设置并合围形成一个成像区域，成像区域类似于一个摄影棚形状，在成像区域的顶部设置有柔光顶盖4，在成像区域的出入口处设置有门帘9，在立柱1的内侧安装有用于进行拍摄的相机模组，在立柱的两边设置有无极调光LED灯条7，立柱1上设置有聚光纹理图案射灯，相邻的立柱1之间通过顶部的连接杆10固定连接，在立柱1和柔光板2合围形成的成像区域的底部设置有视觉基准标记点12，整套装置内设置有40个AprilTags标记点，用于在为图像合成3D模型时通过标记点精确进行空中三角运算。每个立柱上还设置有用于对相机模组和灯泡供电的直流电源，以及用于控制相机模组快门和拍摄参数、灯泡切换和亮度调节的控制机。

示例性的：直径为3米的圆柱形，高度为2.2米，立柱的数量为18根，每根立柱的相机模组数量为5至6套，矩阵相机的总数量为96台或114台。整体装置有六套相机模组近距离围绕人物脸部，增强对面部采集的高清细节。矩阵相机沿立柱垂直方向安装，并根据不同高度设置不同的拍摄角度，对准摄影棚中心的被摄人物，形成类似球状的分布。整套装置设置有两套灯光，可在0.5秒内变化灯光，实现对人物在不同灯光下的两次采集。整套装置的柔光顶盖4与柔光板2和立柱1组成的围挡可拆卸连接，两套灯光无极调光LED灯条7为侧发光，结合柔光板2使成像区域内部形成柔光，聚光纹理图案射灯8能够投射出纹理图案，对黑白服装或纯色服装更完美的建立模型。

在本实施例中，视觉基准标记点12为AprilTags标记点。AprilTag是一个视觉基准系统，类似于二维码，但降低了复杂度以满足实时性需求，AprilTag具有很小的数据有效载荷(4到12位编码)。相对于二维码，AprilTag可以在更远的距离，非常低的分辨率，不均匀照明，奇怪的旋转或藏在另一个杂乱图像的角落时也可以被自动检测和定位。它们的设计具有很高的定位精度，可以计算相机相对于AprilTag的精确6自由度位姿信息。可以检测单个图中的多个标签。AprilTag可用于多种任务，包括增强现实，机器人和相机校准。

相机模组包括普通相机模组5和面部相机模组6，普通相机模组5安装在立柱1的顶部和底部，面部相机模组6安装在立柱的中部。

作为上述实施例的进一步的改进和具体应用场景，用于人体、人物的三维快速扫描矩阵成像装置，包括：一套相机矩阵控制系统，一圆形摄影棚，由18根立柱间隔排列，每个立柱上根据不同高度设置不同拍摄角度安装五至六套相机模组，相机模组形成类球状对准摄影棚中心被摄人物，另设置六套相机模组近距离围绕人物脸部，立柱侧边布有长条灯光，立柱间安装有反光板，与底板和顶盖反光布形成摄影棚内部整体柔光。

装置以矩阵相机作为3D成像的主要手段，可在很短的时间内(例如0.5秒内)变化两次灯光，实现对人体多个角度的高精度照片采集，通过采集两种灯光下的两组照片计算点云和着色获得全彩3D人像模型。3D模型精修后，利用3D打印机打印出高精度全彩人物手办。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

需要说明的是，本说明书与权利要求中使用了某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应可以理解，不同的制造商、生产厂商可能会用不同名词来称呼同一个元件。本说明书与权利要求并不以名词的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故其应被理解成“包括但不限定于”。后续将对实施本实用新型的较佳实施方式进行描述说明，但是所述说明是以说明书的一般原则为目的，并非用于限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当根据其所附的权利要求所界定者为准。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，具体包括多个立柱，以及设置在立柱之间的柔光板，立柱和柔光板间隔设置并合围形成一个成像区域，在所述立柱的内侧安装有用于进行拍摄的相机模组。

2.根据权利要求1所述的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，在所述立柱的两边设置有无极调光LED灯条。

3.根据权利要求1所述的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，立柱上设置有聚光纹理图案射灯。

4.根据权利要求1所述的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，相邻的立柱之间通过顶部的连接杆固定连接。

5.根据权利要求1所述的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，在立柱和柔光板合围形成的成像区域的底部设置有视觉基准标记点。

6.根据权利要求1所述的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，所述相机模组包括普通相机模组和面部相机模组。

7.根据权利要求6所述的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，所述普通相机模组安装在立柱的顶部和底部，所述面部相机模组安装在立柱的中部。

8.根据权利要求1所述的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，在所述成像区域的顶部设置有柔光顶盖。

9.根据权利要求1所述的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，在所述成像区域的出入口处设置有门帘。

10.根据权利要求1所述的用于三维快速扫描的矩阵成像装置，其特征在于，每个立柱上还设置有用于对相机模组和灯泡供电的直流电源，以及用于控制相机模组快门和拍摄参数、灯泡切换和亮度调节的控制机。

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