CN218920462U - 照相机阵列旋转拍照扫描仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种照相机阵列旋转拍照扫描仪，包括用于带动扫描对象旋转的电动转盘、用于定位扫描对象头部的头部定位组件、用于定位扫描对象手部的手部定位组件、布置于电动转盘外圈形成弧形拍摄范围且具有16～24台相机的相机矩阵、包裹于相机矩阵外侧一圈的柔光布、均布于柔光布外侧的闪光灯以及用于同时控制相机拍摄的快门器，相机矩阵包括间隔均布的若干个摄像架和均布于每一根摄像架上的若干个相机，其中相邻摄像架之间的夹角为30°。本实用新型利用16～24台相机联接形成的相机矩阵，再结合电动转盘的转动，以达到360度环绕拍照，保证三维人体扫描质量的前提下极大降低相机数量，并有效控制成本。

Description

照相机阵列旋转拍照扫描仪

技术领域

本实用新型涉及一种扫描仪，尤其涉及一种照相机阵列旋转拍照扫描仪。

背景技术

随着电影行业的发展，采用相机阵列捕捉人物瞬间表情状态的三维数据，并生成高级别模型贴图用于电影数字人特效，已成为行业趋势。目前已有的成熟相机阵列拍照三维扫描设备是一种是通过圆形支架构建相机的设计思路，即被扫描者站在设备中心区域接受拍照，通常阵列相机需要达到100台左右，使用非常多的相机全包裹人物一次性拍照，如此大大提高设备成本以及设备维护的复杂程度；还有一种是被扫描者站在圆形台面上，外轴带动9台照相机旋转拍照，每隔30度拍照一次，需拍摄12次，一圈共获得照相数据108张照片，即采用旋转拍照设备，虽可以降低相机设备数量，但是由于拍摄者人是一个活物，即使努力保持站立姿势不动，在多角度局部依次拍照的制约下，人物每次拍摄姿势和表情都会发生微妙的改变，拍摄次数越多，精确度越低，如拍摄12次，则有12组照片数据对位会出现问题，采集点的空间变化将会影响最后数据处理的正确性，导致三维人体数据模糊，精度偏低的问题；而且相机是在快速运动的情况下拍照而不是静止状态下拍照，使得拍摄照片相应模糊，进一步影响三维人体数据精度。

因此，亟待解决上述问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种在保证三维人体扫描质量的前提下极大降低相机数量且有效控制成本的照相机阵列旋转拍照扫描仪。

技术方案：为实现以上目的，本实用新型公开了一种照相机阵列旋转拍照扫描仪，包括用于扫描对象站立且可带动扫描对象旋转的电动转盘、用于定位扫描对象头部的头部定位组件、用于定位扫描对象手部的手部定位组件、布置于电动转盘外圈形成弧形拍摄范围且具有16～24台相机的相机矩阵、包裹于相机矩阵外侧一圈的柔光布、均布于柔光布外侧的闪光灯以及用于同时控制相机拍摄的快门器，其中相机矩阵包括间隔均布的若干个摄像架和均布于每一根摄像架上的若干个相机，其中相邻摄像架之间的夹角为30°。

其中，所述头部定位组件包括外管、穿设于外管内且可沿着外管上下移动的内管、位于外管上且用于压紧内管的上下锁紧螺栓、与内管上端固定相连的横管、穿设于横管内且可沿着横管前后移动的横杆、位于横管上且用于压紧横杆的前后锁紧螺栓、与横杆铰接且用于固定头部的弧板以及用于调节弧板角度的角度锁紧螺栓。

优选的，所述上下锁紧螺栓和前后锁紧螺栓的端部均包覆有增加摩擦的橡胶头。

再者，所述手部定位组件为2组，对称设置于电动转盘的两侧。

进一步，所述手部定位组件包括与电动转盘可活动连接的固定管、穿设于固定管内且可沿着固定管上下移动的T型杆以及位于固定管上且用于压紧T型杆的锁紧螺栓。

再者，所述相机矩阵包括间隔设置的2个摄像架和均布于每一根摄像架上的8个相机，该相机矩阵形成60°拍摄范围。

优选的，所述相机矩阵包括间隔均布的4个摄像架和均布于每一根摄像架上的4个相机，该相机矩阵形成120°拍摄范围。

进一步，所述相机矩阵包括间隔均布的6个摄像架和均布于每一根摄像架上的4个相机，该相机矩阵形成180°拍摄范围。

再者，所述相机矩阵包括间隔均布的3个摄像架和均布于每一根摄像架上的8个相机，该相机矩阵形成90°拍摄范围。

优选的，所述相机通过活动抓手固定于摄像架上。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)、本实用新型利用16～24台相机联接形成的相机矩阵，再结合电动转盘的转动，以达到360度环绕拍照，保证三维人体扫描质量的前提下极大降低相机数量，并有效控制成本；

(2)、本实用新型中采用头部定位组件，使扫描对象后脑勺可以依靠在头部定位组件上，固定稳定头部，保证旋转拍照时人像始终保持在取景中心位置，不会出画，提高拍摄照片质量；

(3)、本实用新型中采用手部定位组件，使扫描对象双手可以依靠在手部定位组件上，固定稳定手臂，提高拍摄照片质量；

(4)、本实用新型在相机矩阵外依次布设柔光布和闪光灯，保障后续拍摄过程在全方位充足并柔和的光源下进行，从而各个角度获得均匀受光并清晰的人物照片细节，便于获得最佳计算素材便于后期生成最佳三维人体数据。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中头部定位组件的结构示意图；

图3为本实用新型中手部定位组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种照相机阵列旋转拍照扫描仪，包括电动转盘1、头部定位组件2、手部定位组件3、相机矩阵、柔光布4、闪光灯5、快门器6和活动抓手9。

本实用新型的电动转盘1由电机驱动可自由旋转，电动转盘可设置所需旋转角度，旋转后暂停以供拍摄，使对象在拍摄状态时处于静止状态，保证拍摄质量不虚像；扫描对象站立或通过可升降凳子坐在电动转盘1上，可升降凳子可以使扫描对象头部处于最佳拍摄位置，电动转盘1可带动扫描对象转动任意角度并停止。使用过程中可根据拍摄需求控制电机180°旋转暂停并拍照，或者控制电机90°旋转暂停并拍照等。

如图2所示，在电动转盘1的旁侧设置有用于定位扫描对象头部的头部定位组件2，头部定位组件2保证旋转拍照时人像始终保持在取景中心位置；头部定位组件2包括外管201、内管202、上下锁紧螺栓203、横管204、横杆205、前后锁紧螺栓206、弧板207和角度锁紧螺栓208，外管201与电动转盘1相连接，可随着电动转盘1转动而转动，内管202套设于外管201内，内管202可沿着外管201上下移动；上下锁紧螺栓203位于外管201上，穿过外管201压紧内管202，从而调节内管202的上下高度；使用时调松上下锁紧螺栓203，上下移动内管202至合适的高度，通过旋转上下锁紧螺栓，挤压内管固定内管高度伸缩位置，上下锁紧螺栓的端部包裹有橡胶头，增加摩擦力，提高内管固定的稳定性。横管204与内管202的上端固定连接，横杆205穿设于横管204内，横杆205可沿着横管204前后移动，前后锁紧螺栓206位于横管204上，穿过横管204压紧横杆205，从而调节横杆205的前后位置；使用时调松前后锁紧螺栓206，前后移动横杆205至合适位置，通过旋转前后锁紧螺栓，挤压横杆固定横杆前后伸缩位置，前后锁紧螺栓的端部包裹有橡胶头，增加摩擦力，提高横杆固定的稳定性。弧板207与横杆205相铰接，角度锁紧螺栓208穿设于弧板207和横杆205的铰接轴处，角度锁紧螺栓208用于调节弧板角度，固定角度位置。弧板207可绕铰接轴线旋转至合适位置，便于扫描对象将后脑勺抵接于弧板上实现头部定位；使用时当弧板207调节至合适角度后，旋转角度锁紧螺栓208，固定弧板207位置，其中角度锁紧螺栓208由螺栓与螺帽构成，旋转拧紧或松开，调节弧板旋转角度。

如图3所示，手部定位组件3设置有2组，2组手部定位组件3对称设置于电动转盘1的两侧，分别用于左右手臂的定位。手部定位组件3包括固定管301、T型杆302和锁紧螺栓303，固定管301包括竖直管和与电动转盘活动连接的连接板，该连接板上开设有若干个螺栓孔，电动转盘相应位置也设有螺栓孔，采用螺栓将连接板与电动转盘相固定，并通过调节连接板的位置来调节进深宽度控制扫描人物的手臂张合幅度；T型杆302穿设于固定管的竖直管内，T型杆302可沿着固定管上下移动；锁紧螺栓303位于固定管上且用于压紧T型杆，从而调节T型杆的上下高度位置，使用时调松锁紧螺栓，上下移动T型杆至合适的高度，通过旋转锁紧螺栓，挤压T型杆固定T型杆高度伸缩位置，锁紧螺栓的端部包裹有橡胶头，增加摩擦力，提高T型杆固定的稳定性。

相机矩阵布置于电动转盘外圈形成弧形拍摄范围，相机矩阵配合电动转盘的旋转实现360°扫描，相机矩阵具有16～24台相机，相机矩阵包括间隔均布的若干个摄像架7和均布于每一根摄像架上的若干个相机8，相机8通过活动抓手9固定于摄像架7上，活动抓手可以灵活固定相机在所需的支架位置，以适应不同拍摄要求下相机阵列的排布组合。其中相邻摄像架7之间的夹角为30°。柔光布4包裹于相机矩阵外侧一圈，使用柔光布将拍摄环境包裹一圈，且闪光灯在柔光布之外，增强拍摄环境柔光效果，提高照片数据计算质量；闪光灯5再均布于柔光布外侧，闪光灯为6台1000瓦大功率影棚闪光灯，以360°均匀布置，闪光灯面向电动转盘。快门器6用于同时控制所有相机拍摄，将16～24台相机通过音频线并联，相机口为2.5插口，并联后改为3.5插口接快门器，达到同时按动快门的控制效果。本实用新型的快门器连接方式优于无线快门器，因为无线快门接收器需要在每一台相机上安装，并且需要更换电池以及每次开机都需要人工打开接收器，相对操作繁琐。每一台相机通过USB数据线接入USB扩展器，再由USB扩展器将每台相机拍照数据一次性传输至电脑。相机像素可为1800万或者更高，拍摄光圈为16，快门速度1/50秒，iso100。

本实用新型将16～24台相机联接，配合闪光灯，在一瞬间从各个角度为角色拍照，生成多角度照片；再将所有照片输入相应软件计算(如photoscan等国外已有软件)，最终生成人物的三维数据，其原理是空间中一点(假设人体表面由无数的点构成)在不少于3台照相机从不同角度拍照并计算得到的数据可以定位该点在空间中的x、y、z轴数值。由于相机在拍照的过程中需要小光圈，一般光圈16以上，才能使得被摄人体更大范围处于实焦清晰状态，而大光圈会造成焦外虚化范围加大，造成大面积扫描区域模糊直接影响数据处理；则需要设置大功率环绕闪光灯布光，形成手术台式的无投影照射环境为最佳。所以每一张角度的照片需要在充足并柔和的光源下拍照，人物获得清晰的照片细节才能获得最佳计算素材。三维扫描过程，为增加头部数据精确度，头部扫描和身体扫描可以分解进行，头部因为皮肤比较平滑，毛孔对比度差异性较弱，需要集中相机以较少拍摄次数精确拍摄，而身体因为衣服布料质感强烈容易数据捕捉计算，即使拍摄组次数增加也可以在后期计算中矫正数据；头部数据扫描时采用坐姿，增加头部稳定；全身扫描采用站姿。

实施例1

本实施例包括电动转盘1、头部定位组件2、手部定位组件3、相机矩阵、柔光布4、闪光灯5、快门器6和活动抓手9。

本实用新型的电动转盘1由电机驱动可自由旋转，扫描对象站立在电动转盘1上，电动转盘1可带动扫描对象转动任意角度并停止。

如图2所示，在电动转盘1的旁侧设置有用于定位扫描对象头部的头部定位组件2，头部定位组件2保证旋转拍照时人像始终保持在取景中心位置；头部定位组件2包括外管201、内管202、上下锁紧螺栓203、横管204、横杆205、前后锁紧螺栓206、弧板207和角度锁紧螺栓208，外管201与电动转盘1相连接，可随着电动转盘1转动而转动，内管202套设于外管201内，内管202可沿着外管201上下移动；上下锁紧螺栓203位于外管201上，穿过外管201压紧内管202，从而调节内管202的上下高度；使用时调松上下锁紧螺栓203，上下移动内管202至合适的高度，通过旋转上下锁紧螺栓，挤压内管固定内管高度伸缩位置，上下锁紧螺栓的端部包裹有橡胶头，增加摩擦力，提高内管固定的稳定性。横管204与内管202的上端固定连接，横杆205穿设于横管204内，横杆205可沿着横管204前后移动，前后锁紧螺栓206位于横管204上，穿过横管204压紧横杆205，从而调节横杆205的前后位置；使用时调松前后锁紧螺栓206，前后移动横杆205至合适位置，通过旋转前后锁紧螺栓，挤压横杆固定横杆前后伸缩位置，前后锁紧螺栓的端部包裹有橡胶头，增加摩擦力，提高横杆固定的稳定性。弧板207与横杆205相铰接，角度锁紧螺栓208穿设于弧板207和横杆205的铰接轴处，角度锁紧螺栓208用于调节弧板角度，固定角度位置。弧板207可绕铰接轴线旋转至合适位置，便于扫描对象将后脑勺抵接于弧板上实现头部定位；使用时当弧板207调节至合适角度后，旋转角度锁紧螺栓208，固定弧板207位置，其中角度锁紧螺栓208由螺栓与螺帽构成，旋转拧紧或松开，调节弧板旋转角度。

如图3所示，手部定位组件3设置有2组，2组手部定位组件3对称设置于电动转盘1的两侧，分别用于左右手臂的定位。手部定位组件3包括固定管301、T型杆302和锁紧螺栓303，固定管301包括竖直管和与电动转盘活动连接的连接板，该连接板上开设有若干个螺栓孔，电动转盘相应位置也设有螺栓孔，采用螺栓将连接板与电动转盘相固定，并通过调节连接板的位置来调节进深宽度控制扫描人物的手臂张合幅度；T型杆302穿设于固定管的竖直管内，T型杆302可沿着固定管上下移动；锁紧螺栓303位于固定管上且用于压紧T型杆，从而调节T型杆的上下高度位置，使用时调松锁紧螺栓，上下移动T型杆至合适的高度，通过旋转锁紧螺栓，挤压T型杆固定T型杆高度伸缩位置，锁紧螺栓的端部包裹有橡胶头，增加摩擦力，提高T型杆固定的稳定性。

相机矩阵布置于电动转盘外圈形成弧形拍摄范围，相机矩阵配合电动转盘的旋转实现360°扫描，相机矩阵具有16台相机，相机矩阵包括间隔均布的2个摄像架7和均布于每一根摄像架上的8个相机8，该相机矩阵形成60°拍摄范围。用于全身数据扫描。相机8通过活动抓手9固定于摄像架7上，活动抓手可以灵活固定相机在所需的支架位置，以适应不同拍摄要求下相机阵列的排布组合。其中相邻摄像架7之间的夹角为30°。柔光布4包裹于相机矩阵外侧一圈，使用柔光布将拍摄环境包裹一圈，且闪光灯在柔光布之外，增强拍摄环境柔光效果，提高照片数据计算质量；闪光灯5再均布于柔光布外侧，闪光灯为6台1000瓦大功率影棚闪光灯，以360°均匀布置，闪光灯面向电动转盘。快门器6用于同时控制所有相机拍摄，将16～24台相机通过音频线并联，相机口为2.5插口，并联后改为3.5插口接快门器，达到同时按动快门的控制效果。本实用新型的快门器连接方式优于无线快门器，因为无线快门接收器需要在每一台相机上安装，并且需要更换电池以及每次开机都需要人工打开接收器，相对操作繁琐。每一台相机通过USB数据线接入USB扩展器，再由USB扩展器将每台相机拍照数据一次性传输回电脑。相机像素可为1800万或者更高，拍摄光圈为16，快门速度1/50秒，iso100。采用本实施例进行全身扫描时，因本实施例相机矩阵的拍摄范围为60°，因此拍摄过程需要电动转盘每次旋转60度共转动5次，分6次拍摄以达到360度环绕拍照。

实施例2

实施例2与实施例1的结构相同，区别在于：用于头部数据拍摄，相机矩阵包括间隔均布的4个摄像架7和均布于每一根摄像架上的4个相机8，该相机矩阵形成120°拍摄范围。采用本实施例进行面部扫描时，因本实施例相机矩阵的拍摄范围为120°，因此拍摄过程需要电动转盘每次旋转120度共转动2次，分3次拍摄以达到360度环绕拍照。

实施例3

实施例3与实施例1的结构相同，区别在于：用于头部数据拍摄，相机矩阵包括间隔均布的6个摄像架7和均布于每一根摄像架上的4个相机8，该相机矩阵形成180°拍摄范围。采用本实施例进行面部扫描时，因本实施例相机矩阵的拍摄范围为180°，因此拍摄过程需要电动转盘每次旋转180度共转动1次，分2次拍摄以达到360度环绕拍照。

实施例4

实施例4与实施例1的结构相同，区别在于：用于全身数据拍摄，相机矩阵包括间隔均布的3个摄像架7和均布于每一根摄像架上的8个相机8，该相机矩阵形成90°拍摄范围。采用本实施例进行面部扫描时，因本实施例相机矩阵的拍摄范围为90°，因此拍摄过程需要电动转盘每次旋转90度共转动3次，分4次拍摄以达到360度环绕拍照。

Claims (10)

1.一种照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：包括用于带动扫描对象旋转的电动转盘(1)、用于定位扫描对象头部的头部定位组件(2)、用于定位扫描对象手部的手部定位组件(3)、布置于电动转盘外圈形成弧形拍摄范围且具有16～24台相机的相机矩阵、包裹于相机矩阵外侧一圈的柔光布(4)、均布于柔光布外侧的闪光灯(5)以及用于同时控制相机拍摄的快门器(6)，其中相机矩阵包括间隔均布的若干个摄像架(7)和均布于每一根摄像架上的若干个相机(8)，其中相邻摄像架(7)之间的夹角为30°。

2.根据权利要求1所述的照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：所述头部定位组件(2)包括外管(201)、穿设于外管内且可沿着外管上下移动的内管(202)、位于外管上且用于压紧内管的上下锁紧螺栓(203)、与内管上端固定相连的横管(204)、穿设于横管内且可沿着横管前后移动的横杆(205)、位于横管上且用于压紧横杆的前后锁紧螺栓(206)、与横杆铰接且用于固定头部的弧板(207)以及用于调节弧板角度的角度锁紧螺栓(208)。

3.根据权利要求2所述的照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：所述上下锁紧螺栓(203)和前后锁紧螺栓(206)的端部均包覆有增加摩擦的橡胶头。

4.根据权利要求1所述的照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：所述手部定位组件(3)为2组，对称设置于电动转盘(1)的两侧。

5.根据权利要求4所述的照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：所述手部定位组件(3)包括与电动转盘可活动连接的固定管(301)、穿设于固定管内且可沿着固定管上下移动的T型杆(302)以及位于固定管上且用于压紧T型杆的锁紧螺栓(303)。

6.根据权利要求1所述的照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：所述相机矩阵包括间隔设置的2个摄像架(7)和均布于每一根摄像架上的8个相机(8)，该相机矩阵形成60°拍摄范围。

7.根据权利要求1所述的照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：所述相机矩阵包括间隔均布的4个摄像架(7)和均布于每一根摄像架上的4个相机(8)，该相机矩阵形成120°拍摄范围。

8.根据权利要求1所述的照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：所述相机矩阵包括间隔均布的6个摄像架(7)和均布于每一根摄像架上的4个相机(8)，该相机矩阵形成180°拍摄范围。

9.根据权利要求1所述的照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：所述相机矩阵包括间隔均布的3个摄像架(7)和均布于每一根摄像架上的8个相机(8)，该相机矩阵形成90°拍摄范围。

10.根据权利要求1所述的照相机阵列旋转拍照扫描仪，其特征在于：所述相机(8)通过活动抓手(9)固定于摄像架(7)上。

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