TWI518442B

TWI518442B - 立體掃描裝置

Info

Publication number: TWI518442B
Application number: TW102137783A
Authority: TW
Inventors: 李洋得; 何況
Original assignee: 三緯國際立體列印科技股份有限公司; 金寶電子工業股份有限公司; 泰金寶電通股份有限公司
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2016-01-21
Also published as: TW201507850A; TWI513571B; TW201507847A; TWI548537B; TWI526327B; TW201507874A; TWI491494B; TW201507787A; TW201508413A; TWI552814B; TW201507848A; TW201507876A; TW201507849A

Description

立體掃描裝置

本發明是有關於一種掃描裝置，且特別是有關於一種立體掃描裝置。

由於電腦技術的日新月異，多媒體的發展，電腦已慢慢地成為現代人日常生活中不可或缺的必需品，而影像處理的進展一日千里，帶動許多電腦周邊影像處理器的進步，立體掃描裝置即是一例。

一般而言，立體掃描裝置是一種用來偵測並分析現實世界中物體或環境的形狀(幾何構造)與外觀資料(如顏色、表面反照率等性質)的儀器，其蒐集到的資料常被用來進行三維重建計算，以在虛擬世界中建立實際物體的數位模型。這些模型具有相當廣泛的用途，舉凡工業設計、瑕疵檢測、逆向工程、機器人導引、地貌測量、醫學資訊、生物資訊、刑事鑑定、數位文物典藏、電影製片、遊戲創作素材、立體列印等都可見其應用。

習知的立體掃描裝置通常是使用至少兩個攝影機對待重建之物體拍攝多個彩色影像，再將這些彩色影像經過影像處理軟體計算而建造出數位立體模型。此方法在概念上，類似人類藉由雙眼感知的影像相疊推算影像深度，若已知攝影機的彼此間距與焦距長度，而擷取的圖片又能成功疊合，則深度資訊可迅速推得。此法須仰賴有效的圖片像素匹配分析(correspondence analysis)，一般使用區塊比對(block matching)或對極幾何(epipolar geometry)演算法達成，其中，使用兩個攝影機的立體視覺法又稱做雙眼視覺法(binocular)，另有三眼視覺(trinocular)與其他使用更多攝影機的延伸方法。然而，此種立體掃描裝置在建立數位立體模型的影像處理及計算上十分複雜，因而導致成本無法有效降低。

本發明提供一種立體掃描裝置，其元件配置簡單，建立數位立體模型的效率較高且成本較低。

本發明的一種立體掃描裝置，其適於建立關聯於一立體物體的一數位立體模型。立體掃描裝置包括一光源模組、一屏幕、一旋轉平台、一影像擷取單元以及一處理單元。光源模組用以發出一光束。屏幕設置於光束的一傳遞路徑上並具有面向光源模組的一投影面。旋轉平台用以承載立體物體，並設置於光源模組與屏幕之間。旋轉平台用以沿著一旋轉軸旋轉立體物體至多個方位，以於屏幕的投影面上形成立體物體分別對應於所述方位的多個物體陰影。影像擷取單元用以自屏幕的投影面擷取物體陰影，以獲得多個物體輪廓影像。處理單元耦接影像擷取單元，並用以讀取並處理物體輪廓影像，以依據物體輪廓影像建立關聯於立體物體的數位立體模型。

一種立體掃描裝置，其適於建立關聯於一立體物體的一數位立體模型。立體掃描裝置包括一光源模組、一旋轉平台、至少一影像擷取單元以及一處理單元。光源模組經配置以發出多個光束而形成一平面光幕。旋轉平台用以承載立體物體，使立體物體位於平面光幕的一傳遞路徑上。旋轉平台經配置以沿著一旋轉軸旋轉立體物體至多個方位，使平面光幕於立體物體的表面上形成分別對應於所述方位的多個光輪廓。影像擷取單元經配置以擷取光輪廓，以獲得多個光輪廓影像。處理單元耦接影像擷取單元，經配置以讀取並處理光輪廓影像，以依據光輪廓影像建立關聯於立體物體的數位立體模型。

基於上述，本發明將立體物體設置在立體掃描裝置的旋轉平台上，並在旋轉立體物體的同時，透過光源照射以將立體物體的陰影投射於後方屏幕上，或是利用準直光源照射以直接於立體物體的表面上形成光輪廓的方式得到立體物體的各角度的輪廓，並以影像擷取單元分別擷取所述各角度的輪廓影像，再透過處理單元依據這些輪廓影像建立關聯於立體物體的數位立體模型。如此，由於處理單元僅需處理立體物體的輪廓資訊，因而可大幅減輕處理單元進行影像處理及計算上的負擔，進而增加立體掃描裝置建立數位立體模型的效率，並且，本發明的立體掃描裝置元件配置簡單，更可降低生產成本。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧立體物體

12‧‧‧凹陷部

20‧‧‧物體陰影

100、200、300‧‧‧立體掃描裝置

110、210‧‧‧光源模組

112‧‧‧光束

120、220‧‧‧屏幕

122‧‧‧投影面

130、230、320‧‧‧旋轉平台

140、240、340‧‧‧影像擷取單元

150、250‧‧‧處理單元

160、260‧‧‧輔助影像擷取單元

212‧‧‧平面光幕

214‧‧‧光輪廓

A1‧‧‧旋轉軸

圖1是依照本發明的一實施例的一種立體掃描裝置的部份方塊示意圖。

圖2是依照本發明的一實施例的一種立體掃描裝置的示意圖。

圖3是依照本發明的另一實施例的一種立體掃描裝置的部份構件示意圖。

圖4是依照本發明的另一實施例的一種立體掃描裝置的示意圖。

圖5是依照本發明的另一實施例的一種立體掃描裝置的部份構件示意圖。

圖6是依照本發明的另一實施例的一種立體掃描裝置的示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本發明。並且，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。

圖1是依照本發明的一實施例的一種立體掃描裝置的部份方塊示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一種立體掃描裝置的示意圖。請同時參照圖1以及圖2，在本實施例中，立體掃描裝置100可針對一立體物體10進行三維建模(three dimensional model construction,3D model construction)，以建立關聯於立體物體10的一數位立體模型。立體掃描裝置100可例如耦接一立體列印裝置，使立體列印裝置讀取此數位立體模型，並依據此數位立體模型列印出此立體物體10的例如一複製品。本實施例的立體掃描裝置100包括一光源模組110、一屏幕120、一旋轉平台130、一影像擷取單元140以及一處理單元150。光源模組110經配置以發出一均勻的光束112。在本實施例中，光源模組110是採用發光二極體光源(light-emitting diode light source,LED light source)。屏幕120如圖2所示具有面向光源模組110之一投影面122，並設置於光束112的傳遞路徑上。在此，屏幕120用於使立體物體10的陰影成像，以在屏幕120的投影面122上形成物體陰影20，而此物體陰影20的尺寸與立體物體10的尺寸具有一固定比例。在本實施例中，上述的固定比例可實質上大於1。也就是說，物體陰影20的尺寸可成比例地大於立體物體10的尺寸。立體掃描裝置 100可例如透過調整光源模組110至立體物體10的距離以及立體物體10至屏幕120的距離，來控制物體陰影20與立體物體10之間的尺寸比例關係，以於屏幕120上形成尺寸比立體物體10大且與立體物體10有比例性的物體陰影20，因而可得到更精密的物體輪廓影像。

承上述，旋轉平台130用以承載立體物體10，並設置於光源模組110與屏幕120之間，使立體物體10位於光束112的傳遞路徑上而阻擋光束112的傳遞。光源模組110所發射出的光束112具有穩定亮度，因此，光源模組110所發出的光束112照射於立體物體10後，可於後方的屏幕120上產生對比清晰的物體陰影20。在此須說明的是，立體掃描裝置100中的光源模組110、屏幕120以及旋轉平台130是呈直線排列，然而本發明並不限於此。在其它實施例中，上述元件的排列方式亦可以是非直線關係。舉例而言，其可以是經過反射或是具有傾斜夾角等方式進行排列。此外，立體掃描裝置100中的光源模組110、屏幕120以及旋轉平台130之間的距離可以根據例如是立體物體10的尺寸、影像擷取單元140的鏡頭光圈的大小、以及影像解析度的需求而有所改變，以建立更精確的數位立體模型。

承上述，旋轉平台130適於沿著一旋轉軸A1旋轉立體物體10至多個方位，使立體物體10經由光束112的照射而於屏幕120上形成分別對應於所述方位的多個物體陰影20。在旋轉平台130旋轉立體物體10的同時，影像擷取單元140經配置以自屏幕 120的投影面122上擷取所述的多個物體陰影20。在此將影像擷取單元140所擷取的物體陰影20所產生的影像定義為「物體輪廓影像」。在本實施例中，影像擷取單元140可採用電荷耦合元件(charge coupled device,CCD)鏡頭的照相機，以擷取所述的物體陰影20而獲得多個物體輪廓影像。當然，本發明不侷限於此。

承上述，處理單元150耦接影像擷取單元140並用以讀取並處理所述的物體輪廓影像，以依據這些物體輪廓影像建立關聯於立體物體10的數位立體模型。在本實施例中，影像擷取單元140可例如為一黑白影像擷取單元，亦即，其獲得的物體輪廓影像為黑白影像，以減輕處理單元150進行影像處理及計算上的負擔(loading)。而處理單元150更可依據各物體輪廓影像之一最大灰階差(grey level difference)獲得對應的物體輪廓線，以依據這些物體輪廓線來建立數位立體模型。

在本實施例中，處理單元150可包括記憶體以及處理器。記憶體用以儲存影像擷取單元140所擷取的物體輪廓影像，而處理器則用於處理記憶體中所儲存的物體輪廓影像，以建立關聯於立體物體10的數位立體模型。此外，在本發明的其他實施例中，亦可將影像擷取單元140與處理單元150整合至同一裝置，例如為具有照相或攝影功能的個人電腦、筆記型電腦、智慧型手機以及平板電腦等，本發明並不以此為限。此外，影像擷取單元140亦可利用有線傳輸或是無線傳輸的方式，將所擷取的物體輪廓影像傳輸至處理單元150。

詳細來說，處理單元150更可耦接旋轉平台130，以控制旋轉平台130沿著旋轉軸A1旋轉立體物體10至多個方位。進一步而言，處理單元150可控制旋轉平台130沿著旋轉軸A1依序旋轉多個預設角度，以將立體物體10依序旋轉至上述的多個方位。此外，在本實施例中，旋轉平台130可例如具有一編碼器，用於記錄旋轉平台130旋轉的方位，並供處理單元150讀取。如此，旋轉平台130每將立體物體10旋轉一預設角度後，影像擷取單元140即自屏幕120上擷取其物體陰影20的物體輪廓影像。如此重複上述步驟至獲得立體物體10各角度的物體輪廓影像後，再利用處理單元150將這些物體輪廓影像轉換成平面座標上的物體輪廓線並將其分別對應所述多個方位的座標，以據此建造出關聯於立體物體10的數位立體模型。

在本實施例中，處理單元150控制旋轉平台130沿著旋轉軸A1旋轉的多個預設角度的總和為180度。也就是說，旋轉平台130每次將立體物體10旋轉一預設角度直至立體物體10總共旋轉了180度為止。在此需說明的是，旋轉平台130每次轉動的預設角度的大小取決於立體物體10的表面輪廓的複雜度。當立體物體10具有複雜度較高的表面輪廓時，旋轉平台130每次所需轉動的預設角度則可設定較小，也就是說，影像擷取單元140會產生較多的物體輪廓影像。

一般而言，放置立體物體10時，理想上會將立體物體10放置於旋轉平台130的中心，以使立體物體10的中心軸與旋轉平台130的旋轉軸A1實質上重合。因此，立體物體10於旋轉平台130的一初始方位所對應的初始物體輪廓影像理論上應與立體物體10旋轉180度後的一最終方位所對應的最終物體輪廓影像實質上重合。

然而，在現實情況中，立體物體10的設置可能會有所偏移而使立體物體10的中心軸未能與旋轉平台130的旋轉軸A1重合。如此，立體物體10於旋轉平台130的初始方位所對應的初始物體輪廓影像則無法與立體物體10在旋轉平台130旋轉180度後的最終方位所對應的最終物體輪廓影像完全重合。在此情況下，處理單元150可將此初始物體輪廓影像與此最終物體輪廓影像進行比對，以得到立體物體10位於此方位時真實的物體輪廓影像，並獲得物體輪廓影像的中心軸。

除此之外，若立體物體10具有往立體物體10的中心軸凹陷的一凹陷部12，影像擷取單元140可另行擷取凹陷部12的一灰階影像，供處理單元150讀取並處理此灰階影像，並依據上述的物體輪廓影像以及此灰階影像建立關聯於具有此凹陷部的立體物體10的數位立體模型。具體而言，處理單元150可在立體物體10旋轉至其凹陷部12面向影像擷取單元140時，控制影像擷取單元140擷取凹陷部12的灰階影像，使處理單元150能依據此灰階影像推算出凹陷部12的結構資訊，再依據立體物體10的各角度的物體輪廓影像及此凹陷部12的灰階影像來建立關聯於具有此凹陷部的立體物體10的數位立體模型。

圖3是依照本發明的另一實施例的一種立體掃描裝置的部份構件示意圖。在此必須說明的是，本實施例之立體掃描裝置100與圖2之立體掃描裝置100相似，因此，本實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。以下將針對本實施例之立體掃描裝置100與圖2之立體掃描裝置100的差異做說明。

請參照圖1以及圖3，在本實施例中，立體掃描裝置100更包括一輔助影像擷取單元160，其耦接處理單元150。立體物體10具有往立體物體10的中心軸凹陷的一凹陷部12，而輔助影像擷取單元160如圖3所示面向凹陷部12設置，以擷取凹陷部12的一灰階影像，供處理單元150讀取與處理。如此，處理單元150即可依據影像擷取單元140所擷取的物體輪廓影像以及輔助影像擷取單元160所擷取的灰階影像建立關聯於此具有凹陷部12的立體物體10的數位立體模型。舉例而言，若凹陷部12位於立體物體10的一頂面，影像擷取單元140則如圖3所示朝向屏幕120設置而無法有效擷取凹陷部12的灰階影像，此時，輔助影像擷取單元160可例如朝向旋轉平台130的承載面設置而面向凹陷部12，以輔助擷取凹陷部12的灰階影像，供處理單元150讀取及處理。如此，處理單元150即可依據影像擷取單元140所擷取的物體輪廓影像以及輔助影像擷取單元160所擷取的灰階影像建立關聯於具有此凹陷部12的立體物體10的數位立體模型。

圖4是依照本發明的另一實施例的一種立體掃描裝置的示意圖。圖5是依照本發明的另一實施例的一種立體掃描裝置的部份構件示意圖。在此必須說明的是，本實施例之立體掃描裝置200與圖2之立體掃描裝置100相似，因此，本實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。請參照圖4以及圖5，本實施例的立體掃描裝置200亦可適用於建立關聯於立體物體10的一數位立體模型。並且，立體掃描裝置200亦可例如耦接一立體列印裝置，使立體列印裝置讀取此數位立體模型，並依據此數位立體模型列印出此立體物體10的例如一樣品。立體掃描裝置200包括一光源模組210、一旋轉平台230、至少一影像擷取單元240以及一處理單元250。在本實施例中，光源模組210用以發出多個光束，所述多個光束共同形成一平面光幕(lighting curtain)212。更具體而言，在本實施例中，光源模組210為一雷射光源模組，以發出多個雷射光束而形成一平面雷射光幕。旋轉平台230用以承載立體物體10，使立體物體10位於平面光幕212的一傳遞路徑上而阻擋雷射光束的傳遞，因而於立體物體10的表面上形成一光輪廓214。

承上述，旋轉平台230適於沿著一旋轉軸A1旋轉立體物體10至多個方位，使立體物體10經由雷射光束的照射而於立體物體10的表面上形成分別對應於所述方位的多個光輪廓214。在旋轉平台230旋轉立體物體10的同時，影像擷取單元240經配置以擷取這些光輪廓214，以獲得多個光輪廓影像。處理單元250耦接影像擷取單元240，並用以讀取並處理所述的光輪廓影像，以依據這些光輪廓影像建立關聯於立體物體10的數位立體模型。在本實施例中，影像擷取單元240的數量可為多個，對稱設置於平面光幕212的相對兩側，以由多個不同的角度擷取光輪廓影像。此外，影像擷取單元240可例如為一黑白影像擷取單元，亦即，其獲得的光輪廓影像為黑白影像，以減輕處理單元150進行影像處理及計算上的負擔。而處理單元150更可依據各光輪廓影像的邊緣之一最大灰階差獲得對應的光輪廓線，並依據這些光輪廓線來建立數位立體模型。

詳細來說，處理單元250可耦接旋轉平台230，以控制旋轉平台230沿著旋轉軸A1旋轉立體物體10至多個方位。進一步而言，處理單元250可控制旋轉平台230沿著旋轉軸A1依序旋轉多個預設角度，以將立體物體10依序旋轉至所述的多個方位。如此，旋轉平台230每將立體物體10旋轉一預設角度後，平面光幕212即於立體物體10的表面上形成一光輪廓，影像擷取單元240則可擷取此光輪廓以獲得一光輪廓影像。如此重複上述步驟至獲得立體物體10各角度的光輪廓影像後，再利用處理單元250將這些光輪廓影像轉換成平面座標上的光輪廓線並將其分別對應所述多個方位的座標，以據此建造出關聯於立體物體10的數位立體模型。

相似於前述實施例，在本實施例中，處理單元250控制旋轉平台230沿著旋轉軸A1旋轉的多個預設角度的總和為180度。也就是說，旋轉平台230每次將立體物體10旋轉一預設角度直至立體物體10總共旋轉了180度為止。因此，在立體物體10的中心軸與旋轉平台230的旋轉軸A1實質上重合的理想情況下，立體物體10於旋轉平台230的一初始方位所對應的初始光輪廓影像應與立體物體10旋轉180度後的一最終方位所對應的最終光輪廓影像實質上重合。

然而，在現實情況中，立體物體10的中心軸可能無法完美地與旋轉平台230的旋轉軸A1重合而會有所偏移，因而使立體物體10於旋轉平台230的初始方位所對應的初始光輪廓影像則無法與立體物體10在旋轉平台230旋轉180度後的最終方位所對應的最終光輪廓影像完全重合。在此情況下，處理單元250可將此初始光輪廓影像與此最終光輪廓影像進行比對，以得到立體物體10於此方位時真實的光輪廓影像，並獲得光輪廓影像的中心軸。

相似於前述實施例，若立體物體10具有往立體物體10的中心軸凹陷的一凹陷部12，影像擷取單元240可另行擷取凹陷部12的一灰階影像，供處理單元250讀取並處理此灰階影像，並依據立體物體10於各角度的光輪廓影像以及其凹陷部12的灰階影像建立關聯於具有此凹陷部的立體物體10的數位立體模型。具體而言，處理單元250可在立體物體10旋轉至其凹陷部12面向影像擷取單元240時，控制影像擷取單元240擷取凹陷部12的灰階影像，以獲取凹陷部12的影像資訊，使處理單元250能依據此灰階影像推算出凹陷部12的結構資訊，並依據立體物體10於各角度的光輪廓影像及其凹陷部12的灰階影像來建立關聯於具有此凹陷部的立體物體10的數位立體模型。

除此之外，如圖5所示的實施例中，立體掃描裝置200更可包括一輔助影像擷取單元260，其耦接處理單元210。立體物體10具有往立體物體10的中心軸凹陷的一凹陷部12，而輔助影像擷取單元260如圖5所示面向凹陷部12設置，以擷取凹陷部12的一灰階影像，供處理單元210讀取與處理此灰階影像，並依據影像擷取單元240所擷取的光輪廓影像以及輔助影像擷取單元260所擷取的灰階影像建立關聯於此具有凹陷部12的立體物體10的數位立體模型。舉例而言，若凹陷部12位於立體物體10的一頂面，而影像擷取單元240則如圖5所示沿著垂直於旋轉軸A1的方向朝向立體物體10設置，因而無法有效擷取凹陷部12的灰階影像，此時，輔助影像擷取單元260可例如沿著平行於旋轉軸A1的方向而面向凹陷部12設置，以輔助擷取凹陷部12的灰階影像，並供處理單元250讀取及處理此灰階影像。如此，處理單元250可依據影像擷取單元240所擷取的光輪廓影像以及輔助影像擷取單元260所擷取的灰階影像建立關聯於具有此凹陷部12的立體物體10的數位立體模型。

圖6是依照本發明的另一實施例的一種立體掃描裝置的示意圖。在本實施例中，立體掃描裝置300亦適用於建立關聯於立體物體10的數位元立體模型。立體掃描裝置300可例如耦接一立體列印裝置，使立體列印裝置讀取此數位元立體模型，並依據此數位元立體模型列印出此立體物體10的例如一樣品。立體掃描裝置300包括一旋轉平台320、多個影像擷取單元340以及一處理單元。處理單元可耦接並控制旋轉平台320以及多個影像擷取單元340。在本實施例中，立體物體10設置於旋轉平台320上，旋轉平台320經配置以沿著旋轉軸A1旋轉立體物體10至多個方位。如此，旋轉平台320每將立體物體10旋轉一預設角度後，上述多個影像擷取單元340即以不同的角度同時擷取立體物體10的多個物體影像。如此重複上述步驟至立體物體10旋轉180度而獲得立體物體10各角度的物體影像後，處理單元可例如利用影像處理技術計算出影像擷取單元340的公共視區內的物體影像的三維座標，以依據這些物體影像建造出關聯於立體物體10的數位立體模型。

在本實施例中，影像擷取單元340可採用電荷耦合元件(charge coupled device,CCD)鏡頭的照相機，以擷取立體物體10的物體影像。此外，影像擷取單元340可例如為彩色影像擷取單元，亦即，其獲得的物體影像為彩色影像。當然，本發明不侷限於此，在其他實施例中，影像擷取單元340亦可為黑白影像擷取單元，亦即，其獲得的物體輪廓影像為黑白影像，以減輕處理單元進行影像處理及計算上的負擔。

綜上所述，本發明將一立體物體設置於立體掃描裝置的旋轉平台上，以沿一旋轉軸旋轉立體物體，並在旋轉立體物體的同時，透過光源照射以將立體物體的陰影投射於後方屏幕上，或是利用準直光源照射以直接於立體物體的表面上形成光輪廓的方式得到立體物體的各角度的輪廓，並以影像擷取單元分別擷取所述各角度的輪廓影像，再透過處理單元依據這些輪廓影像建立關聯於立體物體的數位立體模型。如此，由於處理單元僅需處理立體物體的輪廓資訊，因而可大幅減輕處理單元進行影像處理及計算上的負擔，進而增加立體掃描裝置建立數位立體模型的效率，且本發明的立體掃描裝置元件配置簡單，因而可降低生產成本。

除此之外，若立體物體具有朝向其中心軸凹陷的凹陷部時，立體掃描裝置可利用其影像擷取單元或是另一輔助影像擷取單元另行對此凹陷部擷取一灰階影像，使處理單元能依據立體物體的各角度的物體輪廓及其凹陷部的灰階影像來建立數位立體模型，因而使立體掃描裝置可更精確的建立關聯於具有凹陷部的立體物體的數位立體模型。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧立體物體

12‧‧‧凹陷部

20‧‧‧物體陰影

100‧‧‧立體掃描裝置

110‧‧‧光源模組

112‧‧‧光束

120‧‧‧屏幕

122‧‧‧投影面

130‧‧‧旋轉平台

140‧‧‧影像擷取單元

150‧‧‧處理單元

A1‧‧‧旋轉軸

Claims

一種立體掃描裝置，適於建立關聯於一立體物體的一數位立體模型，包括：一光源模組，經配置以發出一光束；一屏幕，設置於該光束的一傳遞路徑上，並具有面向該光源模組之一投影面；一旋轉平台，用以承載該立體物體，並設置於該光源模組與該屏幕之間，該旋轉平台經配置以沿著一旋轉軸旋轉該立體物體至多個方位，以於該屏幕的該投影面上形成該立體物體分別對應於該些方位的多個物體陰影；一影像擷取單元，經配置以自該屏幕的該投影面擷取該些物體陰影，以獲得多個物體輪廓影像；以及一處理單元，耦接該影像擷取單元，經配置以讀取並處理該些物體輪廓影像，以依據該些物體輪廓影像建立關聯於該立體物體的該數位立體模型。
如申請專利範圍第1項所述的立體掃描裝置，其中該處理單元耦接該旋轉平台，以控制該旋轉平台沿著該旋轉軸旋轉該立體物體至該些方位，該處理單元依據該些物體輪廓影像對應該些方位而建立該數位立體模型。
如申請專利範圍第1項所述的立體掃描裝置，其中該旋轉平台沿著該旋轉軸依序旋轉多個預設角度，以將該立體物體依序旋轉至該些方位。
如申請專利範圍第3項所述的立體掃描裝置，其中該些預設角度的總和為180度。
如申請專利範圍第1項所述的立體掃描裝置，其中該處理單元比對該立體物體於該旋轉平台的一初始方位所對應的一初始物體輪廓影像與該立體物體旋轉至一最終方位所對應的一最終物體輪廓影像而獲得該些物體輪廓影像的一中心軸。
如申請專利範圍第1項所述的立體掃描裝置，其中該物體陰影的尺寸與該立體物體的尺寸具有一固定比例。
如申請專利範圍第6項所述的立體掃描裝置，其中該固定比例實質上大於1。
如申請專利範圍第1項所述的立體掃描裝置，其中該影像擷取單元為一黑白影像擷取單元。
如申請專利範圍第1項所述的立體掃描裝置，其中該處理單元依據各該物體輪廓影像之一最大灰階差(grey level difference)獲得對應的物體輪廓線，並依據該些物體輪廓線建立該數位立體模型。
如申請專利範圍第1項所述的立體掃描裝置，其中該立體物體包括往該立體物體的一中心軸凹陷的一凹陷部，該影像擷取單元擷取該凹陷部的一灰階影像，該處理單元依據該些物體輪廓影像以及該灰階影像建立關聯於該立體物體的該數位立體模型。
如申請專利範圍第1項所述的立體掃描裝置，更包括一輔助影像擷取單元，耦接該處理單元，該立體物體包括往該立體物體的一中心軸凹陷的一凹陷部，該輔助影像擷取單元面向該凹陷部設置，該輔助影像擷取單元擷取該凹陷部的一灰階影像，該處理單元依據該些物體輪廓影像以及該灰階影像建立關聯於該立體物體的該數位立體模型。