WO2017063012A1 - Device for generating a three-dimensional representation - Google Patents

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WO2017063012A1
WO2017063012A1 PCT/AT2016/060074 AT2016060074W WO2017063012A1 WO 2017063012 A1 WO2017063012 A1 WO 2017063012A1 AT 2016060074 W AT2016060074 W AT 2016060074W WO 2017063012 A1 WO2017063012 A1 WO 2017063012A1
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cameras
group
image data
imaged
pattern
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PCT/AT2016/060074
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Georg HOFHERR
Manuel BÜRGLER
Lukas MÖLSCHL
Original Assignee
3D Elements Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for generating a three-dimensional image of a body having a texture and a volume with the features of the preamble of claim 1 and a receiving cabin with such a device.
  • a digitization system is known with which a scene can be detected with the aid of a texture image and a measurement image and from this a three-dimensional surface model can be generated.
  • the measurement image is thereby generated by projecting an infrared stripe pattern onto a three-dimensional object and simultaneously acquiring a stereoscopic image of the three-dimensional object with the projected pattern, wherein the stereoscopic image is detected by a pair of cameras with upstream infrared photographic filters.
  • the texture image can be captured simultaneously with the measurement image and can be captured by a single texture camera with unfiltered light.
  • DE 20 2014 010 159 U1 discloses a visualization studio for generating three-dimensional images with a support frame constructed from a plurality of wall module elements with a plurality of camera units arranged on the wall module elements and a processor-controlled evaluation unit.
  • the wall module elements are composable to form a sphere and again detachable from each other.
  • Stereoscopic images are recorded by the camera units which can be actuated at the same time, in each case via adapter elements on the wall module elements, by means of which three-dimensional images can be created by a processor-controlled evaluation device.
  • the object of the invention is to provide a device and a method in which or which the aforementioned disadvantages do not occur.
  • the object is achieved by providing a computing unit that calculates a three-dimensional volume model of substantially the entire body from the image data of the cameras of the second group.
  • the image data of the cameras of the second group which are designed to acquire image data in the infrared region and / or another non-visible region, in particular in the UV region, comprise an image of the body to be imaged when the body is illuminated by the illumination device with light in the infrared and / or another non-visible area.
  • the cameras of the second group can be designed as "full-spectrum cameras", ie sensitive to light in the invisible to the human eye infrared range of the light spectrum, as well as light in visible to the human eye (optical) area as well as in the UV range
  • a camera is generally understood to mean an image capture device which produces a two-dimensional image of a photographed body and can be embodied, for example, as a CCD camera with digitally readable image data
  • a camera of the second group can detect the infrared and visual regions of the light spectrum
  • the image data of the cameras of the second group can thus the texture of the body to be imaged in the visual area, as well as the illumination of the body to be imaged in the infrared range and / or in another non-visible.
  • the cameras of the second group can be used exclusively for light in the infrared range and / or another non-visible range, in particular in the UV range. Range, the light spectrum are sensitive, as can be achieved, for example, by upstream of a suitable filter.
  • the visually sensitive cameras of the first group can detect the texture of the body to be imaged, the cameras with a suitable filter for rejection of light in the infrared range and / or another non-visible area, in particular in the UV range, can be operated , It is conceivable in principle that the cameras of the first group and the cameras of the second group are identical except for a filter in front of the image-capturing element (for example CCD chip).
  • the body to be imaged can not be detected by the cameras of the second group of at least one projector for generating light in the infrared range and / or another upon detection of the image data in the infrared range and / or another non-visible range, in particular in the UV range Visible area, especially in the UV range, are illuminated, making it possible, regardless of the shape and color of the body to be imaged to calculate a three-dimensional volume model of substantially the entire body.
  • the thus generated three-dimensional volume model can be covered with the texture calculated from the image data of the cameras of the first group.
  • the resulting amounts of data to be processed can be adapted to the desired accuracy, ie for texture and volume.
  • the image data of the cameras of the first group and the image data of the cameras of the second group can be separately stored and / or processed.
  • the at least one projector of the illumination device is designed to project a pattern of infrared light and / or light from another non-visible region, in particular from the UV region, onto the body to be imaged. This can make it easier to assign identical regions of the body to be imaged to the associated image data from different cameras of the second group-as well as the first group.
  • the pattern of infrared light and / or light from another non-visible region, in particular from the UV region may be included to calculate the three-dimensional surface of the body to be imaged. It may be advantageous that the pattern is a pseudo-random pattern.
  • the pattern may comprise at least one pseudo-random dot pattern and / or at least one pseudo-random line pattern and / or at least one pseudo-randomized area pattern.
  • the pseudorandom pattern may be composed of various pseudo-random patterns.
  • Such a pattern may be composed, for example, of non-repeating graphics or picture elements which represent the areas which are illuminated or not illuminated when the pattern is projected onto a body.
  • a dot pattern can be understood to mean a pattern in which a point-like illumination of the body onto which the pattern is projected takes place.
  • a line pattern can be understood to mean a pattern in which a (at least in sections) linear illumination of the body onto which the pattern is projected takes place.
  • a surface pattern may be understood to mean a pattern in which a (at least partially) planar illumination of the body onto which the pattern is projected takes place.
  • a pseudorandom pattern is characterized by the fact that a section selected arbitrarily from the pattern clearly differs from any (non-identical) other section of the pattern.
  • Such a pattern is therefore unique at different levels of detail, the uniqueness of which can persist even with an overlap of projected patterns.
  • identical regions of the body to be imaged can be identified particularly easily in images or image data captured by different cameras.
  • Such a pattern may be referred to as a pseudorandom organic pattern. It may be advantageous that the pattern is a pseudo-random dot pattern.
  • Such a dot pattern in which each point within the pattern can have a unique distribution of the distances to its nearest neighbors, makes it particularly easy to identify identical regions of the body to be imaged in images or image data captured by different cameras.
  • each projector of the lighting device is designed to project a pattern which differs in each case from the patterns of the other projectors. This can allow each point on the surface of the body to be imaged to be distinct from the others Points on the surface can be distinguished, since the projected by the at least one projector on the body to be imitated dot pattern is not repeated. It may be advantageous further for the information processing device to communicate with the arithmetic unit via a data connection, wherein the information processing device may comprise the arithmetic unit or the arithmetic unit may be designed separately therefrom.
  • a data connection may be in the form of a wired connection and use various interfaces or communication standards such as USB, Ethernet or I2C.
  • the information processing device may comprise the arithmetic unit or these may also be formed separately from each other, the information processing device can only serve to control the cameras and the projectors and control the data traffic of the control signals and the acquired image data or forward them to a separately designed arithmetic unit on the other hand, make the calculation of the three-dimensional volume model from the acquired image data.
  • the cameras from the first group, the cameras from the second group and the illumination device can be controlled by the information processing device such that the cameras from the first group, the cameras from the second group and the illumination device at the same time for capturing the image data and are activated for the projection of light.
  • This allows simultaneous recording of the texture and image data of the infrared cameras. This can also be done simultaneously with the illumination of the body to be imaged with the lighting device with the at least one projector for generating light in the infrared range.
  • the recording of the image data for calculating the texture of the body without time difference for receiving the image data for the calculation of the three-dimensional volume model is possible.
  • the cameras of the first group, the cameras of the second group and the projectors are arranged in a plane, preferably in a curved plane, around the body to be imaged, each of the cameras from the first group within the plane of at least a camera from the second group is adjacent.
  • the plane in which the cameras and the projectors of the illumination device are arranged around the body to be imaged may correspond to the surface of a cuboid, a cube, a sphere or generally the surface of at least a part of an ellipsoid of revolution.
  • a spatial arrangement of the cameras from the first group and the cameras from the second group such that each of the cameras from the first group is adjacent within the plane of at least one camera from the second group has the advantage that the image data is that of a camera
  • the regions of the body to be imaged can be more easily and accurately assigned to the image data of the regions of the body to be imaged captured by a camera of the second group.
  • the cameras from the first group and the cameras from the second group may also be advantageous for the cameras from the first group and the cameras from the second group to be arranged along substantially horizontally extending circumferential lines around the body to be imaged, wherein each of the cameras from the first group is located substantially horizontally in the plane extending circumferential lines of at least one of the cameras from the second group is adjacent. It can thus be ensured that each point on the surface to be imaged of the body to be imaged is grasped for gapless detection of the texture and also detected for each point of the surface of the body to be imaged for calculating the corresponding part of the three-dimensional volume model. Such an arrangement also makes it possible to cover the largest possible area on the body or object to be measured by using as few cameras as possible.
  • the cameras from the first group and the cameras from the second group may be arranged along substantially horizontally extending peripheral lines around the body to be imaged, wherein each of the cameras from the first group is located on one of the substantially horizontally extending in the plane Circumferential lines of at least one of the cameras from the second group is adjacent.
  • Such an arrangement ensures that the texture and the volume of the body to be imaged can be detected in one plane or also in several mutually parallel planes from all sides within the plane, and the image data in the visual area can be easily and precisely imaged in the infrared Area can be assigned.
  • two cameras from the second group are arranged between two cameras of the first group arranged on one of the essentially horizontally extending circumferential lines. This may result in each camera from the first group being adjacent in its circumferential position about the body to be imaged by in each case one camera from the second group. This allows a particularly simple and accurate assignment of the image data in the visual area to the image data in the infrared range. Furthermore, it may be advantageous for the cameras from the first group and the cameras from the second group to be arranged along substantially vertical circumferential lines around the body to be imaged, wherein each of the cameras from the first group is arranged on one of the substantially vertical circumferential lines of at least one of the cameras from the second group is adjacent.
  • two cameras from the second group are arranged between two cameras arranged on one of the substantially vertically extending circumferential lines from the first group.
  • analogous advantages may result for the arrangement along the substantially horizontally extending circumferential lines.
  • the cameras from the first group and the cameras from the second group may be at positions with regular, preferably uniform, distances along essentially horizontal and vertical circumferential lines, preferably along essentially horizontally and vertically extending latitudinal circles and longitudinal circles, are arranged around the body to be imaged.
  • the cameras from the first group may be arranged vertically offset relative to one another in their position on the substantially horizontal circumferential lines, such that the cameras of the first group essentially wind around the body to be imaged in their arrangement.
  • a spiraling for example helical or spiral upwards or downwards distribution of the texture cameras and the infrared cameras can be ensured that each point on the object to be recorded or body is detected by the texture cameras, so that in a later processing or computing step, the three-dimensional Volume model and the texture can be joined together seamlessly.
  • the spiraling or spirally rising and / or descending arrangement of the cameras the smallest possible number of cameras results, which can cover the largest possible area on the object to be measured.
  • the cameras can each be arranged along a cylindrical or spatial spiral, wherein this can also be more continuous, that is, for example, in the form of a plurality of helices with a constant spacing.
  • a part of the cameras of the first group for capturing image data in the visual range are designed as wide-angle cameras, ie cameras with particularly large angular ranges detected by these and they are circumferentially at the same height - for example approximately at hip height Person - are arranged. With a group of cameras arranged in this way, a preview of the detected texture can be generated quickly and without much computational effort. Such an arrangement is also known as "inverse panorama".
  • the device comprises a further illumination device for generating light in the visual region, wherein the further illumination device is designed to uniformly image the body to be imaged illuminate.
  • the further illumination device is designed to uniformly image the body to be imaged illuminate.
  • the lighting device for the generation of infrared light it may also be provided that the lighting device for generating light in the visual range emits substantially no light in the infrared range.
  • protection is also desired for a receiving cabin with a device for generating a three-dimensional image of a body having a texture and a volume.
  • the receiving cabin it can be advantageous for the receiving cabin to have an interior, a ceiling and a floor formed by a preferably curved surface, and in addition at least one camera for capturing image data in the visual area in the floor and / or the ceiling.
  • at least one camera for detecting image data in the infrared range and / or at least one of the projectors for generating light in the infrared range is or are arranged. This allows the widest possible area of the interior of the receiving cabin to be used for generating a three-dimensional image of a body. This can be achieved by using as few cameras and projectors as possible.
  • protection is also desired for a method of generating a three-dimensional image of a texture and volume body.
  • the texture of the body to be imaged is detected and a three-dimensional volume model of substantially the entire body is detected using light at least in the infrared range using the light in the at least infrared range.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a device for
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a spatial arrangement of cameras and projectors of an embodiment of a device
  • 5a, 5b each show a schematic representation of an embodiment of a
  • FIG. 6 is a detail of a perspective view of a receiving cabin with a device for generating a three-dimensional image
  • Fig. 7 is a further schematic representation of an arrangement of cameras.
  • Fig. 8 is a schematic representation of an embodiment of such
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 for generating a three-dimensional image of a body 2 having a texture and a volume, wherein the device 1 comprises a first group of cameras 3 for acquiring image data in the visual region of the light and a second group of Cameras 4 for detecting image data in the infrared Beriech the light has. As indicated, the cameras 3, 4 are arranged around the body 2 to be imaged in such a way that they are aligned with the body 2 and cover the largest possible solid angle range of the body 2.
  • the device 1 further comprises an illumination device 5 (see also FIGS. 5a and 5b) in the form of a projector 6 for the projection of light in the infrared region.
  • the projector 6 projects a pattern 9 of infrared light onto the body 2.
  • the cameras 3, 4 and the projector 6 can be controlled by an information processing device 7 via suitable data lines.
  • an information processing device 7 for the first and second groups of the cameras 3, 4 and the lighting device 5 in the form of the projector 6 is provided.
  • each of the cameras 3, 4 and / or each projector 6 of the lighting device has its own, separately formed information processing device 7, for example in the form a single-board computer with a microprocessor.
  • the information processing device 7 is supplied with the types of images of the cameras 3, 4 of the first and second groups. In this case, the texture of at least part of the body 2 can be calculated by the information processing device 7 from the image data of the cameras 3 of the first group.
  • the texture may include the appearance of the body in the visible region of the light spectrum, for example, the coloring of the body 2 on its surface.
  • a computing unit 8 which is formed in the embodiment shown as part of the information processing device 7, a three-dimensional volume model of the body 2 can be calculated from the image data of the cameras 4 of the second group. It can be provided that the projected from the projector 6 on the surface of the body 2 on projected pattern 9 of infrared light from the sensitive at least in the infrared range cameras 4 of the second group and from the captured image data depth information, ie information on the shape of the surface of the body 2, to be calculated.
  • FIG. 2 shows a spatial arrangement of cameras 3 for the acquisition of image data in the visual area and cameras 4 for the acquisition of image data in the infrared range of an embodiment of the device 1 which, for example, in the case of a repeating spatial arrangement of a device 1 similar to the embodiment of FIG can result.
  • the cameras 3, 4 are shown at positions at regular intervals along, as indicated by solid lines, substantially horizontally and vertically extending circumferential lines 9, 10, wherein the substantially horizontally extending circumferential lines 9 may each correspond to a latitude and the substantially vertically extending Perimeter lines 10 (shown here only as a section) can each correspond to a circle of longitude.
  • the spatial arrangement of the cameras 3 of the first group which record image data in the visible range, are arranged vertically offset in their position on the horizontal circumferential lines 9, such that the cameras 3 are arranged around an imaginary body 2, not shown here, along an imaginary dashed line Spiral 13 winds. These are similar to a helix or helix Arrangement of the cameras 3 along the helix 13 can also have a variable pitch, which would for example follow from an uneven distribution of the vertical distances of the substantially horizontal circumferential lines 9.
  • the spatial arrangement of the cameras 3 of the first group shown in FIG. 2 essentially corresponds to a sixfold helix.
  • two cameras 4 of the second group are each arranged between two cameras 3 of the first group positioned on a substantially horizontally extending circumferential line.
  • Each of the cameras 3 of the first group is thus adjacent to one of the cameras 4 of the second group on the left and right sides.
  • An analogous distribution of the cameras 3, 4 is given on the substantially perpendicular circumferential lines 10.
  • FIG. 3 shows a spatial arrangement, similar to FIG. 2, of the cameras 3, 4 of an embodiment of a device 1, a spatial arrangement of the projectors 6 of the lighting device 5 being shown here in addition to the cameras 3, 4.
  • the projectors 6 are similar to the cameras 3, 4 arranged around the not shown here, to be imaged body 2.
  • the projectors 6 can be distributed uniformly in their horizontal circumferential position and be arranged vertically one above the other along essentially circumferential lines 10. It can be provided that in each case three projectors 6 are distributed uniformly around the circumference with the same vertical position, whereby it can also be ensured that each point of the body to be imaged can be illuminated by at least two of the projectors 6.
  • FIG. 4 shows a further perspective illustration of an arrangement of cameras 3, 4 of an embodiment of a device 1.
  • FIGS. 5a and 5b each show a perspective view of a lighting device 5 of a device 1. In this case, the regular spatial arrangement of the projectors 6 of the lighting device 5 is shown.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a section of an embodiment of a receiving cabin 1 1, in which a part of the interior 12 can be seen.
  • receiving cabin 1 1 has a device 1 (not shown individually in detail), which distributes a first group of cameras 3 for capturing image data in the visual area, a second group of cameras 4 around the circumference of interior space 12 and over its height Detection of image data in the infrared region and a lighting device 5 with projectors 6 for generating light in the infrared region.
  • the receiving cabin 1 1 further comprises a ceiling 14 and a bottom 15, in which the device 1 has additional cameras 3 for detecting image data in the visual area and additional cameras 4 for detecting image data in the infrared range.
  • projectors 6 can be arranged to generate light in the infrared range.
  • FIG. 7 shows a spatial arrangement of cameras 3, 4 and projectors 6 of a device 1 which, for example, can correspond to the arrangement of cameras 3, 4 and projectors 6 of the device 1 shown in FIG.
  • Cameras 3 for capturing image data in the visual area, cameras 4 for capturing image data in the infrared region and projectors 6 around a body 2, which is not shown here, are regularly arranged horizontally and vertically.
  • more cameras 3, 4 are arranged in each case over a flat, substantially horizontal area on the upper and lower side of the arrangement of the cameras 3, 4 and projectors 6 of the device 1.
  • These cameras 3, 4 corresponding to the cameras 3, 4 in the ceiling 14 and the floor 15 of the receiving cabin 1 1 serve to optimize the detection of the texture and volume information of the body 2 to be imaged optimum coverage of the body 2 to be imaged by the imaging cameras 3, 4, which can be advantageous for the calculation of the texture of the body to be imaged and for the calculation of the volume model of the body 2 to be imaged.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a receiving cabin 11 having a device 1 for generating a three-dimensional image of a body 2 having a texture and a volume.
  • the device 1 again has a first group of cameras 3 for capturing image data in the visual area and a second group of cameras 4 for capturing image data in the infrared range.
  • the cameras 3, 4 are as indicated spatially distributed around the body to be imaged in the interior 12 of the receiving cabin 1 1, with additional cameras, here as shown, cameras 4 for detecting image data in the infrared range, in a ceiling and floor area of the receiving cabin 1 1 are shown.
  • the device 1 has two projectors 6 for projecting a pattern 9 of infrared light onto the body 2 to be imaged.
  • the arithmetic unit 8 is designed separately from the information processing device 7 and communicates with it via a data connection 16.

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Abstract

The invention relates to a device (1) for generating a three-dimensional representation of a body (2) having a texture and a volume, comprising a first group of cameras (3) for detecting image data in the visual range, a second group of cameras (4) for detecting image data in the infrared range and/or another non-visible range, in particular in the UV range, and comprising an illumination device (5) having at least one projector (6) for generating light in the infrared range and/or another non-visible range, in particular in the UV range, and having a data processing device (7) via which the cameras (3) of the first group, the cameras (4) of the second group and the at least one projector (6) can be controlled, and to which the image data of the cameras (3, 4) of the first and second groups can be supplied, wherein the texture of at least one part of the body (2) can be calculated from the image data of the cameras (3) of the first group, and wherein a processor (8) is provided which calculates a three-dimensional volume model substantially of the entire body (2) from the image data of the cameras (4) of the second group.

Description

Vorrichtung zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes  Device for generating a three-dimensional image
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes eines eine Textur und ein Volumen aufweisenden Körpers mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Aufnahmekabine mit einer solchen Vorrichtung. The present invention relates to an apparatus and a method for generating a three-dimensional image of a body having a texture and a volume with the features of the preamble of claim 1 and a receiving cabin with such a device.
Aus der WO 2006/074310 A2 ist beispielsweise ein Digitaiisierungssystem bekannt, mit welchem eine Szene mit Hilfe eines Texturbildes und einer Messabbildung erfasst werden kann und daraus ein dreidimensionales Oberflächenmodell erzeugt werden kann. Die Messabbildung wird dabei durch Projektion eines Infrarot-Streifenmusters auf ein dreidimensionales Objekt und gleichzeitigem Erfassen eines stereoskopischen Abbilds des dreidimensionalen Objekts mit dem projizierten Muster generiert, wobei das stereoskopische Abbild durch ein Paar von Kameras mit vorgeschalteten fotografischen Infrarotfiltern erfasst wird. Das Texturbild kann gleichzeitig mit der Messabbildung erfasst werden und kann von einer einzelnen Texturkamera mit ungefiltertem Licht aufgenommen werden. From WO 2006/074310 A2, for example, a digitization system is known with which a scene can be detected with the aid of a texture image and a measurement image and from this a three-dimensional surface model can be generated. The measurement image is thereby generated by projecting an infrared stripe pattern onto a three-dimensional object and simultaneously acquiring a stereoscopic image of the three-dimensional object with the projected pattern, wherein the stereoscopic image is detected by a pair of cameras with upstream infrared photographic filters. The texture image can be captured simultaneously with the measurement image and can be captured by a single texture camera with unfiltered light.
Weiter ist aus der DE 20 2014 010 159 U1 ein Visualisierungsstudio zur Generierung dreidimensionaler Abbilder mit einem aus mehreren Wandmodulelementen konstruierten Traggerüst mit mehreren an den Wandmodulelementen angeordneten Kameraeinheiten und einer prozessorgesteuerten Auswerteeinheit bekannt. Die Wandmodulelemente sind zur Ausbildung einer Sphäre zusammensetzbar und wieder voneinander lösbar. Von den gleichzeitig betätigbaren, jeweils über Adapterelemente an den Wandmodulelementen angeordneten Kameraeinheiten werden stereoskopische Bilder aufgenommen, mittels derer von einer prozessorgesteuerten Auswerteeinrichtung dreidimensionale Abbilder erstellt werden können. Furthermore, DE 20 2014 010 159 U1 discloses a visualization studio for generating three-dimensional images with a support frame constructed from a plurality of wall module elements with a plurality of camera units arranged on the wall module elements and a processor-controlled evaluation unit. The wall module elements are composable to form a sphere and again detachable from each other. Stereoscopic images are recorded by the camera units which can be actuated at the same time, in each case via adapter elements on the wall module elements, by means of which three-dimensional images can be created by a processor-controlled evaluation device.
Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Generieren eines dreidimensionalen Abbilds eines Körpers ist die Abhängigkeit der Qualität der Abbildung von der Farbe und auch der Form des zu fotografierenden Körpers und die bei mit herkömmlichen Vorrichtungen generierten Abbildungen hohe Menge an zu verarbeitenden Datenmengen. Diese Nachteile treten insbesondere bei derDisadvantageous to the devices known in the prior art for generating a three-dimensional image of a body, the dependency of the quality of the image on the color and also the shape of the body to be photographed and the images generated with conventional devices is high processing data sets. These disadvantages occur especially in the
Generierung von dreidimensionalen Abbildern von im Wesentlichen im Gesamten abzufotografierenden Körpern auf. Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung und einem Verfahren, bei welcher bzw. welchem die zuvor genannten Nachteile nicht auftreten. Generation of three-dimensional images of essentially abzufotografierenden bodies on the whole. The object of the invention is to provide a device and a method in which or which the aforementioned disadvantages do not occur.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einer Aufnahmekabine mit einer solchen Vorrichtung und einem Verfahren zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object is achieved by an arrangement with the features of claim 1, a receiving cabin with such a device and a method for generating a three-dimensional image. Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
Die Aufgabe wird erdfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Recheneinheit vorgesehen ist, die aus den Bilddaten der Kameras der zweiten Gruppe ein dreidimensionales Volumenmodell im Wesentlichen des gesamten Körpers berechnet. Die Bilddaten der Kameras der zweiten Gruppe, welche zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich und/oder einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere im UV-Bereich, ausgebildet sind, umfassen ein Abbild des abzubildenden Körpers bei Beleuchtung des Körpers durch die Beleuchtungsvorrichtung mit Licht im infraroten und/oder einem anderen nicht-sichtbaren Bereich. Die Kameras der zweiten Gruppe können dabei als„Vollspektrum-Kameras" ausgebildet sein, also für Licht im für das menschliche Auge nicht sichtbaren Infrarotbereich des Lichtspektrums, sowie für Licht im für das menschliche Auge sichtbaren (optischen) Bereich als auch im UV-Bereich empfindlich sein. Als Kamera wird allgemein eine Einrichtung zur Bilderfassung verstanden, welche ein zweidimensionales Abbild eines fotografierten Körpers erstellt und kann beispielsweise als CCD-Kamera mit digital auslesbaren Bilddaten ausgebildet sein. Eine Kamera der zweiten Gruppe kann zur Erfassung des infraroten und des visuellen Bereichs des Lichtspektrums (und auch des UV-Bereichs) ohne einen vorgeschalteten Filter betrieben werden. Die Bilddaten der Kameras der zweiten Gruppe können somit die Textur des abzubildenden Körpers im visuellen Bereich, sowie die Beleuchtung des abzubildenden Körpers im infraroten Bereich und/oder in einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere im UV-Bereich, umfassen. Auch ist denkbar, dass die Kameras der zweiten Gruppe ausschließlich für Licht im infraroten Bereich und/oder einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere im UV- Bereich, des Lichtspektrums empfindlich sind, wie dies beispielsweise durch Vorschalten eines geeigneten Filters erreichbar ist. Die im visuellen Bereich empfindlichen Kameras der ersten Gruppe können die Textur des abzubildenden Körpers erfassen, wobei die Kameras mit einem geeigneten Filter zur Aussonderung von Licht im infraroten Bereich und/oder einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere im UV-Bereich, betrieben werden können. Es ist prinzipiell denkbar, dass die Kameras der ersten Gruppe und die Kameras der zweiten Gruppe bis auf einen Filter vor dem bilderfassenden Element (beispielsweise CCD Chip) baugleich sind. According to the invention, the object is achieved by providing a computing unit that calculates a three-dimensional volume model of substantially the entire body from the image data of the cameras of the second group. The image data of the cameras of the second group, which are designed to acquire image data in the infrared region and / or another non-visible region, in particular in the UV region, comprise an image of the body to be imaged when the body is illuminated by the illumination device with light in the infrared and / or another non-visible area. The cameras of the second group can be designed as "full-spectrum cameras", ie sensitive to light in the invisible to the human eye infrared range of the light spectrum, as well as light in visible to the human eye (optical) area as well as in the UV range A camera is generally understood to mean an image capture device which produces a two-dimensional image of a photographed body and can be embodied, for example, as a CCD camera with digitally readable image data A camera of the second group can detect the infrared and visual regions of the light spectrum The image data of the cameras of the second group can thus the texture of the body to be imaged in the visual area, as well as the illumination of the body to be imaged in the infrared range and / or in another non-visible. visible area, especially in UV-Ber oak, include. It is also conceivable for the cameras of the second group to be used exclusively for light in the infrared range and / or another non-visible range, in particular in the UV range. Range, the light spectrum are sensitive, as can be achieved, for example, by upstream of a suitable filter. The visually sensitive cameras of the first group can detect the texture of the body to be imaged, the cameras with a suitable filter for rejection of light in the infrared range and / or another non-visible area, in particular in the UV range, can be operated , It is conceivable in principle that the cameras of the first group and the cameras of the second group are identical except for a filter in front of the image-capturing element (for example CCD chip).
Der abzubildende Körper kann bei Erfassung der Bilddaten im infraroten Bereich und/oder einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere im UV-Bereich, durch die Kameras der zweiten Gruppe von zumindest einem Projektor zur Erzeugung von Licht im infraroten Bereich und/oder einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere im UV-Bereich, beleuchtet werden, wodurch es möglich ist, unabhängig von Form und Farbe des abzubildenden Körpers ein dreidimensionales Volumenmodell im Wesentlichen des gesamten Körpers zu berechnen. Das so generierte dreidimensionale Volumenmodell kann mit der aus den Bilddaten der Kameras der ersten Gruppe berechneten Textur überzogen werden. Die dabei anfallenden, zu verarbeitenden Datenmengen können jeweils, also für Textur und Volume, an die gewünschte Genauigkeit angepasst werden. Auch können die Bilddaten der Kameras der ersten Gruppe und die Bilddaten der Kameras der zweiten Gruppe getrennt voneinander gespeichert und/oder verarbeitet werden. The body to be imaged can not be detected by the cameras of the second group of at least one projector for generating light in the infrared range and / or another upon detection of the image data in the infrared range and / or another non-visible range, in particular in the UV range Visible area, especially in the UV range, are illuminated, making it possible, regardless of the shape and color of the body to be imaged to calculate a three-dimensional volume model of substantially the entire body. The thus generated three-dimensional volume model can be covered with the texture calculated from the image data of the cameras of the first group. The resulting amounts of data to be processed can be adapted to the desired accuracy, ie for texture and volume. Also, the image data of the cameras of the first group and the image data of the cameras of the second group can be separately stored and / or processed.
Es kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Projektor der Beleuchtungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Muster aus Infrarotlicht und/oder aus Licht aus einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere aus dem UV-Bereich, auf den abzubildenden Körper zu projizieren. Dies kann es erleichtern, identische Bereiche des abzubildenden Körpers den zugehörigen Bilddaten von verschiedenen Kameras der zweiten Gruppe - als auch der ersten Gruppe - zuzuordnen. Das Muster aus Infrarotlicht und/oder aus Licht aus einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere aus dem UV-Bereich, kann einbezogen werden, um die dreidimensionale Oberfläche des abzubildenden Körpers zu berechnen. Dabei kann vorteilhaft sein, dass das Muster ein pseudo-zufallsverteiltes Muster ist. Das Muster kann zumindest ein pseudo-zufallsverteiltes Punktmuster und/oder zumindest ein pseudo-zufallsverteiltes Linienmuster und/oder zumindest ein pseudo- zufallsverteiltes Flächenmuster umfassen. Das pseudo-zufallsverteilte Muster kann sich also aus verschiedenen pseudo-zufälligen Mustern zusammensetzen. Ein solches Muster kann sich beispielsweise aus nicht-wiederholenden Grafik- bzw. Bildelementen zusammensetzen, welche die bei Projektion des Musters auf einen Körper ausgeleuchteten bzw. nicht ausgeleuchteten Bereiche darstellen. Unter einem Punktmuster kann ein Muster verstanden werden, bei welchem eine punktförmige Ausleuchtung des Körpers, auf welchen das Muster projiziert wird, erfolgt. Unter einem Linienmuster kann ein Muster verstanden werden, bei welchem eine (zumindest abschnittsweise) linienförmige Ausleuchtung des Körpers, auf welchen das Muster projiziert wird, erfolgt. Unter einem Flächenmuster kann ein Muster verstanden werden, bei welchem eine (zumindest abschnittsweise) flächenförmige Ausleuchtung des Körpers, auf welchen das Muster projiziert wird, erfolgt. Ein solches pseudo- zufallsverteiltes Muster zeichnet sich dadurch aus, dass sich ein beliebig aus dem Muster ausgewählter Ausschnitt von jedem beliebigen (nicht identischen) anderen Ausschnitt aus dem Muster eindeutig unterscheidet. Ein solches Muster ist also auf verschiedenen Detailebenen einzigartig, wobei die Einzigartigkeit auch bei einem Überlapp von projizierten Mustern bestehen bleiben kann. Dadurch lassen sich identische Bereiche des abzubildenden Körpers in von verschiedenen Kameras erfassten Bildern bzw. Bilddaten besonders leicht identifizieren. Ein solches Muster kann als ein pseudo-zufallsverteiltes organisches Muster bezeichnet werden. Dabei kann vorteilhaft sein, dass das Muster ein pseudo-zufallsverteiltes Punktmuster ist. Durch ein solches Punktmuster, bei welchem jeder Punkt innerhalb des Musters eine einzigartige Verteilung der Abstände zu seinen nächsten Nachbarn haben kann, lassen sich identische Bereiche des abzubildenden Körpers in von verschiedenen Kameras erfassten Bildern bzw. Bilddaten besonders leicht identifizieren. It can be provided that the at least one projector of the illumination device is designed to project a pattern of infrared light and / or light from another non-visible region, in particular from the UV region, onto the body to be imaged. This can make it easier to assign identical regions of the body to be imaged to the associated image data from different cameras of the second group-as well as the first group. The pattern of infrared light and / or light from another non-visible region, in particular from the UV region, may be included to calculate the three-dimensional surface of the body to be imaged. It may be advantageous that the pattern is a pseudo-random pattern. The pattern may comprise at least one pseudo-random dot pattern and / or at least one pseudo-random line pattern and / or at least one pseudo-randomized area pattern. Thus, the pseudorandom pattern may be composed of various pseudo-random patterns. Such a pattern may be composed, for example, of non-repeating graphics or picture elements which represent the areas which are illuminated or not illuminated when the pattern is projected onto a body. A dot pattern can be understood to mean a pattern in which a point-like illumination of the body onto which the pattern is projected takes place. A line pattern can be understood to mean a pattern in which a (at least in sections) linear illumination of the body onto which the pattern is projected takes place. A surface pattern may be understood to mean a pattern in which a (at least partially) planar illumination of the body onto which the pattern is projected takes place. Such a pseudorandom pattern is characterized by the fact that a section selected arbitrarily from the pattern clearly differs from any (non-identical) other section of the pattern. Such a pattern is therefore unique at different levels of detail, the uniqueness of which can persist even with an overlap of projected patterns. As a result, identical regions of the body to be imaged can be identified particularly easily in images or image data captured by different cameras. Such a pattern may be referred to as a pseudorandom organic pattern. It may be advantageous that the pattern is a pseudo-random dot pattern. Such a dot pattern, in which each point within the pattern can have a unique distribution of the distances to its nearest neighbors, makes it particularly easy to identify identical regions of the body to be imaged in images or image data captured by different cameras.
Weiter kann dabei vorteilhaft sein, dass jeder Projektor der Beleuchtungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein sich jeweils von den Mustern der anderen Projektoren unterscheidendes Muster zu projizieren. Dadurch kann sich erreichen lassen, dass jeder Punkt auf der Oberfläche des abzubildenden Körpers eindeutig von den anderen Punkten auf der Oberfläche unterschieden werden kann, da sich die von den zumindest einen Projektor auf den abzubildenden Körper projizierten Punktmuster nicht wiederholen. Vorteilhaft kann weiter sein, dass die Informationsverarbeitungsvorrichtung mit der Recheneinheit über eine Datenverbindung kommuniziert, wobei die Informationsverarbeitungsvorrichtung die Recheneinheit umfassen kann oder die Recheneinheit gesondert von dieser ausgebildet sein kann. Eine solche Datenverbindung kann in Form einer kabelgebundenen Verbindung bestehen und verschiedene Schnittstellen bzw. Kommunikationsstandards wie beispielsweise USB, Ethernet oder I2C verwenden. Ebenso ist eine drahtlose Datenverbindung denkbar, die beispielswiese über WLAN oder Bluetooth erfolgen kann. Da die Informationsverarbeitungsvorrichtung die Recheneinheit umfassen kann oder diese auch gesondert voneinander ausgebildet sein können, kann die Informationsverarbeitungsvorrichtung einerseits lediglich der Ansteuerung der Kameras und der Projektoren dienen und den Datenverkehr der Steuersignale und der erfassten Bilddaten steuern bzw. an eine gesondert ausgebildete Recheneinheit weiterleiten, als auch andererseits die Berechnung des dreidimensionalen Volumenmodells aus den erfassten Bilddaten vornehmen. Furthermore, it can be advantageous that each projector of the lighting device is designed to project a pattern which differs in each case from the patterns of the other projectors. This can allow each point on the surface of the body to be imaged to be distinct from the others Points on the surface can be distinguished, since the projected by the at least one projector on the body to be imitated dot pattern is not repeated. It may be advantageous further for the information processing device to communicate with the arithmetic unit via a data connection, wherein the information processing device may comprise the arithmetic unit or the arithmetic unit may be designed separately therefrom. Such a data connection may be in the form of a wired connection and use various interfaces or communication standards such as USB, Ethernet or I2C. Likewise, a wireless data connection is conceivable, which can take place for example via WLAN or Bluetooth. Since the information processing device may comprise the arithmetic unit or these may also be formed separately from each other, the information processing device can only serve to control the cameras and the projectors and control the data traffic of the control signals and the acquired image data or forward them to a separately designed arithmetic unit on the other hand, make the calculation of the three-dimensional volume model from the acquired image data.
Vorteilhaft kann sein, dass die Kameras aus der ersten Gruppe, die Kameras aus der zweiten Gruppe und die Beleuchtungsvorrichtung derart von der Informationsverarbeitungsvorrichtung ansteuerbar sind, dass die Kameras aus der ersten Gruppe, die Kameras aus der zweiten Gruppe und die Beleuchtungsvorrichtung gleichzeitig zum Erfassen der Bilddaten und zur Projektion von Licht aktivierbar sind. Dadurch kann eine zeitgleiche Aufnahme der Textur und der Bilddaten der Infrarotkameras ermöglicht werden. Dies kann zudem zeitgleich mit der Beleuchtung des abzubildenden Körpers mit der Beleuchtungsvorrichtung mit dem zumindest einen Projektor zur Erzeugung von Licht im infraroten Bereich erfolgen. Durch eine solche Ansteuerung ist die Aufnahme der Bilddaten zur Berechnung der Textur des Körpers ohne Zeitunterschied zur Aufnahme der Bilddaten zur Berechnung des dreidimensionalen Volumenmodels möglich. Es kann vorteilhaft sein, dass die Kameras der ersten Gruppe, die Kameras der zweiten Gruppe und die Projektoren in einer Ebene, vorzugsweise in einer gekrümmten Ebene, um den abzubildenden Körper angeordnet sind, wobei jede der Kameras aus der ersten Gruppe innerhalb der Ebene von zumindest einer Kamera aus der zweiten Gruppe benachbart ist. Die Ebene, in welcher die Kameras und die Projektoren der Beleuchtungsvorrichtung um den abzubildenden Körper angeordnet sind, kann der Oberfläche eines Quaders, eines Würfels, einer Kugel bzw. Kugelschicht oder allgemein der Oberfläche zumindest eines Teils eines Rotationsellipsoids entsprechen. Eine räumliche Anordnung der Kameras aus der ersten Gruppe und der Kameras aus der zweiten Gruppe, sodass jede der Kameras aus der ersten Gruppe innerhalb der Ebene von zumindest einer Kamera aus der zweiten Gruppe benachbart ist, hat den Vorteil, dass die Bilddaten der von einer Kamera der ersten Gruppe erfassten Bereiche des abzubildenden Körpers einfacher und genauer den Bilddaten der von einer Kamera der zweiten Gruppe erfassten Bereiche des abzubildenden Körpers zugeordnet werden können. It can be advantageous that the cameras from the first group, the cameras from the second group and the illumination device can be controlled by the information processing device such that the cameras from the first group, the cameras from the second group and the illumination device at the same time for capturing the image data and are activated for the projection of light. This allows simultaneous recording of the texture and image data of the infrared cameras. This can also be done simultaneously with the illumination of the body to be imaged with the lighting device with the at least one projector for generating light in the infrared range. By such a control, the recording of the image data for calculating the texture of the body without time difference for receiving the image data for the calculation of the three-dimensional volume model is possible. It may be advantageous that the cameras of the first group, the cameras of the second group and the projectors are arranged in a plane, preferably in a curved plane, around the body to be imaged, each of the cameras from the first group within the plane of at least a camera from the second group is adjacent. The plane in which the cameras and the projectors of the illumination device are arranged around the body to be imaged may correspond to the surface of a cuboid, a cube, a sphere or generally the surface of at least a part of an ellipsoid of revolution. A spatial arrangement of the cameras from the first group and the cameras from the second group such that each of the cameras from the first group is adjacent within the plane of at least one camera from the second group has the advantage that the image data is that of a camera The regions of the body to be imaged can be more easily and accurately assigned to the image data of the regions of the body to be imaged captured by a camera of the second group.
Vorteilhaft kann weiter sein, dass die Kameras aus der ersten Gruppe und die Kameras aus der zweiten Gruppe entlang von im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangslinien um den abzubildenden Körper angeordnet sind, wobei jede der Kameras aus der ersten Gruppe auf einer der im Wesentlichen horizontal in der Ebene verlaufenden Umfangslinien von zumindest einer der Kameras aus der zweiten Gruppe benachbart ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass jeder Punkt auf der abzubildenden Oberfläche des abzubildenden Körpers zur lückenlosen Erfassung der Textur erfasst wird und auch für jeden Punkt der abzubildenden Oberfläche des abzubildenden Körpers zur Berechnung des entsprechenden Teils des dreidimensionalen Volumenmodels erfasst wird. Durch eine solche Anordnung lässt sich zudem durch eine möglichst geringe Anzahl von Kameras eine möglichst große Fläche am zu vermessenden Körper bzw. Objekt abdecken. Vorteilhaft kann sein, dass die Kameras aus der ersten Gruppe und die Kameras aus der zweiten Gruppe entlang von im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangslinien um den abzubildenden Körper angeordnet sind, wobei jede der Kameras aus der ersten Gruppe auf einer der im Wesentlichen horizontal in der Ebene verlaufenden Umfangslinien von zumindest einer der Kameras aus der zweiten Gruppe benachbart ist. Durch eine solche Anordnung kann sichergestellt werden, dass die Textur und das Volumen des abzubildenden Körpers in einer Ebene bzw. auch in mehreren zueinander parallelen Ebenen von allen Seiten innerhalb der Ebene erfasst werden kann und die Bilddaten im visuellen Bereich einfach und genau den Bilddaten im infraroten Bereich zugeordnet werden können. It may also be advantageous for the cameras from the first group and the cameras from the second group to be arranged along substantially horizontally extending circumferential lines around the body to be imaged, wherein each of the cameras from the first group is located substantially horizontally in the plane extending circumferential lines of at least one of the cameras from the second group is adjacent. It can thus be ensured that each point on the surface to be imaged of the body to be imaged is grasped for gapless detection of the texture and also detected for each point of the surface of the body to be imaged for calculating the corresponding part of the three-dimensional volume model. Such an arrangement also makes it possible to cover the largest possible area on the body or object to be measured by using as few cameras as possible. It may be advantageous for the cameras from the first group and the cameras from the second group to be arranged along substantially horizontally extending peripheral lines around the body to be imaged, wherein each of the cameras from the first group is located on one of the substantially horizontally extending in the plane Circumferential lines of at least one of the cameras from the second group is adjacent. Such an arrangement ensures that the texture and the volume of the body to be imaged can be detected in one plane or also in several mutually parallel planes from all sides within the plane, and the image data in the visual area can be easily and precisely imaged in the infrared Area can be assigned.
Vorteilhaft kann dabei sein, dass zwischen zwei auf einer der im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangslinien angeordneten Kameras aus der ersten Gruppe zwei Kameras aus der zweiten Gruppe angeordnet sind. Dadurch kann sich ergeben, dass jede Kamera aus der ersten Gruppe in ihrer Umfangslage um den abzubildenden Körper von jeweils einer Kamera aus der zweiten Gruppe benachbart wird. Dadurch kann eine besonders einfache und genaue Zuordnung der Bilddaten im visuellen Bereich zu den Bilddaten im infraroten Bereich ermöglich werden. Weiter kann vorteilhaft sein, dass die Kameras aus der ersten Gruppe und die Kameras aus der zweiten Gruppe entlang von im Wesentlichen vertikal verlaufenden Umfangslinien um den abzubildenden Körper angeordnet sind, wobei jede der Kameras aus der ersten Gruppe auf einer der im Wesentlichen vertikal verlaufenden Umfangslinie von zumindest einer der Kameras aus der zweiten Gruppe benachbart ist. It can be advantageous in this case that two cameras from the second group are arranged between two cameras of the first group arranged on one of the essentially horizontally extending circumferential lines. This may result in each camera from the first group being adjacent in its circumferential position about the body to be imaged by in each case one camera from the second group. This allows a particularly simple and accurate assignment of the image data in the visual area to the image data in the infrared range. Furthermore, it may be advantageous for the cameras from the first group and the cameras from the second group to be arranged along substantially vertical circumferential lines around the body to be imaged, wherein each of the cameras from the first group is arranged on one of the substantially vertical circumferential lines of at least one of the cameras from the second group is adjacent.
Dabei kann vorteilhaft sein, dass zwischen zwei auf einer der im Wesentlichen vertikal verlaufenden Umfangslinien angeordneten Kameras aus der ersten Gruppe zwei Kameras aus der zweiten Gruppe angeordnet sind. Für die Anordnungen der Kameras entlang der im Wesentlichen vertikal verlaufenden Umfangslinien können sich sich der Anordnung entlang der im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangslinien analoge Vorteile ergeben. It may be advantageous that two cameras from the second group are arranged between two cameras arranged on one of the substantially vertically extending circumferential lines from the first group. For the arrangements of the cameras along the substantially vertical circumferential lines, analogous advantages may result for the arrangement along the substantially horizontally extending circumferential lines.
Vorteilhaft kann sein, dass die Kameras aus der ersten Gruppe und die Kameras aus der zweiten Gruppe an Positionen mit regelmäßigen, vorzugsweise gleichmäßigen, Abständen entlang von im Wesentlichen horizontal und vertikal verlaufenden Umfangslinien, vorzugsweise entlang von im Wesentlichen horizontal und vertikal verlaufenden Breitenkreisen und Längenkreisen, um den abzubildenden Körper angeordnet sind. Durch eine räumliche Anordnung der Kameras in regelmäßigen Abständen um den abzubildenden Körper kann eine lückenlose Erfassung der Textur und des Volumens ermöglicht werden, wobei sich durch die Regelmäßigkeit der Anordnung der zur Berechnung der Textur und des Volumens benötigte Überlapp zwischen den jeweils erfassten Bilddaten optimieren lässt. Dadurch kann die anfallende und zu verarbeitende Datenmenge der erfassten Bilddaten minimieren lassen. It may be advantageous for the cameras from the first group and the cameras from the second group to be at positions with regular, preferably uniform, distances along essentially horizontal and vertical circumferential lines, preferably along essentially horizontally and vertically extending latitudinal circles and longitudinal circles, are arranged around the body to be imaged. By a spatial arrangement of the cameras in regular Intervals around the body to be imaged can be made possible without gaps in the texture and the volume, whereby the regularity of the arrangement allows the overlap between the respectively acquired image data, which is needed to calculate the texture and the volume, to be optimized. As a result, the accumulated and processed data amount of the captured image data can be minimized.
Dabei kann vorteilhaft sein, dass die Kameras aus der ersten Gruppe derart vertikal in ihrer Position auf den im Wesentlichen horizontalen Umfangslinien zueinander versetzt angeordnet sind, dass sich die Kameras der ersten Gruppe im Wesentlichen in Ihrer Anordnung um den abzubildenden Körper winden. Durch eine sich windende, beispielsweise schraubenlinienförmige oder spiralförmig aufwärts bzw. abwärts verlaufende Verteilung der Texturkameras sowie der Infrarotkameras kann sichergestellt werden, dass jeder Punkt am aufzunehmenden Objekt bzw. Körper von den Texturkameras erfasst wird, sodass in einem späteren Bearbeitungs- bzw. Rechenschritt das dreidimensionale Volumenmodel und die Textur lückenlos zusammengefügt werden können. Durch die sich windende bzw. spiralförmig auf- und/oder absteigende Anordnung der Kameras ergibt sich eine möglichst geringe Anzahl von Kameras, die eine möglichst große Fläche am zu vermessenden Objekt abdecken können. Die Kameras können jeweils entlang einer zylindrischen bzw. räumlichen Spirale angeordnet sein, wobei diese auch mehrgängig, also beispielsweise in Form von mehreren Helices mit konstantem Abstand ausgebildet sein kann. In this case, it may be advantageous for the cameras from the first group to be arranged vertically offset relative to one another in their position on the substantially horizontal circumferential lines, such that the cameras of the first group essentially wind around the body to be imaged in their arrangement. By a spiraling, for example helical or spiral upwards or downwards distribution of the texture cameras and the infrared cameras can be ensured that each point on the object to be recorded or body is detected by the texture cameras, so that in a later processing or computing step, the three-dimensional Volume model and the texture can be joined together seamlessly. As a result of the spiraling or spirally rising and / or descending arrangement of the cameras, the smallest possible number of cameras results, which can cover the largest possible area on the object to be measured. The cameras can each be arranged along a cylindrical or spatial spiral, wherein this can also be more continuous, that is, for example, in the form of a plurality of helices with a constant spacing.
Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Teil der Kameras der ersten Gruppe zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich als Weitwinkelkameras, also Kameras mit besonders großen von diesen erfassten Winkelbereich, ausgebildet sind und diese umfänglich auf derselben Höhe - beispielsweise in etwa auf Hüfthöhe einer abzubildenden Person - angeordnet sind. Mit einer so angeordneten Gruppe von Kameras kann schnell und ohne großen Rechenaufwand eine Vorschau der erfassten Textur generiert werden. Eine solche Anordnung ist auch unter der Bezeichnung „inverses Panorama" bekannt. It can also be provided that a part of the cameras of the first group for capturing image data in the visual range are designed as wide-angle cameras, ie cameras with particularly large angular ranges detected by these and they are circumferentially at the same height - for example approximately at hip height Person - are arranged. With a group of cameras arranged in this way, a preview of the detected texture can be generated quickly and without much computational effort. Such an arrangement is also known as "inverse panorama".
Vorteilhaft kann sein, dass die Vorrichtung eine weitere Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von Licht im visuellen Bereich umfasst, wobei die weitere Beleuchtungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, den abzubildenden Körper gleichmäßig auszuleuchten. Dadurch können beispielsweise Lichteinflüsse aus der Umwelt ausgeschlossen werden und eine homogene und auch schattenfreie Ausleuchtung des abzubildenden Körpers erreicht werden. Um die Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von infrarotem Licht nicht zu beeinflussen, kann zudem vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von Licht im visuellen Bereich im Wesentlichen kein Licht im infraroten Bereich aussendet. It can be advantageous that the device comprises a further illumination device for generating light in the visual region, wherein the further illumination device is designed to uniformly image the body to be imaged illuminate. As a result, for example, light effects can be excluded from the environment and a homogeneous and shadowless illumination of the body to be imaged can be achieved. In order not to influence the lighting device for the generation of infrared light, it may also be provided that the lighting device for generating light in the visual range emits substantially no light in the infrared range.
Wie eingangs erwähnt, wird auch Schutz für eine Aufnahmekabine mit einer Vorrichtung zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes eines eine Textur und ein Volumen aufweisenden Körpers begehrt. As mentioned at the outset, protection is also desired for a receiving cabin with a device for generating a three-dimensional image of a body having a texture and a volume.
Vorteilhaft kann bei einer solchen Aufnahmekabine sein, dass die Aufnahmekabine einen von einer - vorzugsweise gekrümmten - Fläche ausgebildeten Innenraum, eine Decke und einen Boden aufweist, und wobei im Boden und/oder der Decke zusätzlich zumindest eine Kamera zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich, zusätzlich zumindest eine Kamera zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich und/oder zumindest einer der Projektoren zur Erzeugung von Licht im infraroten Bereich angeordnet ist oder sind. Dadurch lässt sich ein größtmöglicher Bereich des Innenraums der Aufnahmekabine für das Generieren eines dreidimensionalen Abbildes eines Körpers nutzen. Dies lässt sich durch eine möglichst geringe Anzahl von Kameras und Projektoren erreichen. In such a receiving cabin, it can be advantageous for the receiving cabin to have an interior, a ceiling and a floor formed by a preferably curved surface, and in addition at least one camera for capturing image data in the visual area in the floor and / or the ceiling. In addition, at least one camera for detecting image data in the infrared range and / or at least one of the projectors for generating light in the infrared range is or are arranged. This allows the widest possible area of the interior of the receiving cabin to be used for generating a three-dimensional image of a body. This can be achieved by using as few cameras and projectors as possible.
Wie ebenso eingangs erwähnt, wird auch Schutz für ein Verfahren zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes eines eine Textur und ein Volumen aufweisenden Körpers begehrt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird unter Verwendung von Licht im visuellen Bereich die Textur des abzubildenden Körpers erfasst und unter Verwendung von Licht zumindest im infraroten Bereich unter Verwendung des Lichts im zumindest infraroten Bereich ein dreidimensionales Volumenmodell im Wesentlichen des gesamten Körpers erfasst. As also mentioned at the outset, protection is also desired for a method of generating a three-dimensional image of a texture and volume body. In the method according to the invention, using light in the visual area, the texture of the body to be imaged is detected and a three-dimensional volume model of substantially the entire body is detected using light at least in the infrared range using the light in the at least infrared range.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren diskutiert. Darin zeigt: Embodiments of the invention will be discussed with reference to the figures. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführung einer Vorrichtung zum Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a device for
Generieren eines dreidimensionalen Abbildes, Fig. 2 eine schematische Darstellung der räumlichen Anordnung der Kameras einer Ausführung einer Vorrichtung, Generating a three-dimensional image, 2 shows a schematic illustration of the spatial arrangement of the cameras of an embodiment of a device,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer räumlichen Anordnung von Kameras und Projektoren einer Ausführung einer Vorrichtung, 3 shows a schematic representation of a spatial arrangement of cameras and projectors of an embodiment of a device,
Fig. 4 eine weitere schematische Darstellung einer Anordnung vom Kameras einer Ausführung einer Vorrichtung, 4 shows a further schematic representation of an arrangement of cameras of an embodiment of a device,
Fig. 5a, 5b jeweils eine schematische Darstellung einer Ausführung einer 5a, 5b each show a schematic representation of an embodiment of a
Beleuchtungsvorrichtung,  Lighting device
Fig. 6 einen Ausschnitt einer perspektivischen Ansicht einer Aufnahmekabine mit einer Vorrichtung zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes,6 is a detail of a perspective view of a receiving cabin with a device for generating a three-dimensional image,
Fig. 7 eine weitere schematische Darstellung einer Anordnung von Kameras und Fig. 7 is a further schematic representation of an arrangement of cameras and
Projektoren einer bevorzugten Ausführung einer Vorrichtung und  Projectors of a preferred embodiment of a device and
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ausführung einer solchen Fig. 8 is a schematic representation of an embodiment of such
Aufnahmekabine.  Recording booth.
In Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes eines eine Textur und ein Volumen aufweisenden Körpers 2 dargestellt, wobei die Vorrichtung 1 eine erste Gruppe von Kameras 3 zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich des Lichts und eine zweite Gruppe von Kameras 4 zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Beriech des Lichts aufweist. Die Kameras 3, 4 sind dabei wie angedeutet um den abzubildenden Körper 2 derart angeordnet, dass diese auf den Körper 2 ausgerichtet sind und einen möglichst großen Raumwinkelbereich des Körpers 2 abdecken. Die Vorrichtung 1 weist weiter eine Beleuchtungsvorrichtung 5 (siehe auch Figuren 5a und 5b) in Form eines Projektors 6 zur Projektion von Licht im infraroten Bereich auf. Wie stilisiert dargestellt, wird vom Projektor 6 ein Muster 9 aus Infrarotlicht auf den Körper 2 projiziert. Die Kameras 3, 4 und der Projektor 6 sind von einer Informationsverarbeitungsvorrichtung 7 über geeignete Datenleitungen ansteuerbar. In der gezeigten Ausführung der Vorrichtung 1 ist eine Informationsverarbeitungs-vorrichtung 7 für die erste und zweite Gruppe der Kameras 3, 4 und die Beleuchtungsvorrichtung 5 in Form des Projektors 6 vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass jede der Kameras 3, 4 und/oder jeder Projektor 6 der Beleuchtungs-vorrichtung eine eigene, gesondert ausgebildete Informationsverarbeitungsvorrichtung 7, beispielsweise in Form eines Einplatinen-Computers mit einem Mikroprozessor, aufweist. Der Informationsverarbeitungs-vorrichtung 7 werden die Bildarten der Kameras 3, 4 der ersten und der zweiten Gruppe zugeführt. Dabei kann von der Informationsverarbeitungsvorrichtung 7 aus den Bilddaten der Kameras 3 der ersten Gruppe die Textur zumindest eines Teils des Körpers 2 berechnet werden. FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 for generating a three-dimensional image of a body 2 having a texture and a volume, wherein the device 1 comprises a first group of cameras 3 for acquiring image data in the visual region of the light and a second group of Cameras 4 for detecting image data in the infrared Beriech the light has. As indicated, the cameras 3, 4 are arranged around the body 2 to be imaged in such a way that they are aligned with the body 2 and cover the largest possible solid angle range of the body 2. The device 1 further comprises an illumination device 5 (see also FIGS. 5a and 5b) in the form of a projector 6 for the projection of light in the infrared region. As shown stylized, the projector 6 projects a pattern 9 of infrared light onto the body 2. The cameras 3, 4 and the projector 6 can be controlled by an information processing device 7 via suitable data lines. In the illustrated embodiment of the device 1, an information processing device 7 for the first and second groups of the cameras 3, 4 and the lighting device 5 in the form of the projector 6 is provided. However, it is also conceivable that each of the cameras 3, 4 and / or each projector 6 of the lighting device has its own, separately formed information processing device 7, for example in the form a single-board computer with a microprocessor. The information processing device 7 is supplied with the types of images of the cameras 3, 4 of the first and second groups. In this case, the texture of at least part of the body 2 can be calculated by the information processing device 7 from the image data of the cameras 3 of the first group.
Die Textur kann das Aussehen des Körpers im sichtbaren Bereich des Lichtspektrums, also beispielsweise die Farbgebung des Körpers 2 auf dessen Oberfläche, umfassen. Von einer Recheneinheit 8, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Teil der Informationsverarbeitungsvorrichtung 7 ausgebildet ist, kann aus den Bilddaten der Kameras 4 der zweiten Gruppe ein dreidimensionales Volumenmodel des Körpers 2 berechnet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass das vom Projektor 6 auf die Oberfläche des Körpers 2 auf projizierte Muster 9 aus Infrarotlicht von den zumindest im infraroten Bereich sensitiven Kameras 4 der zweiten Gruppe erfasst wird und aus den erfassten Bilddaten eine Tiefeninformation, also Informationen zur Formgebung der Oberfläche des Körpers 2, berechnet werden. The texture may include the appearance of the body in the visible region of the light spectrum, for example, the coloring of the body 2 on its surface. From a computing unit 8, which is formed in the embodiment shown as part of the information processing device 7, a three-dimensional volume model of the body 2 can be calculated from the image data of the cameras 4 of the second group. It can be provided that the projected from the projector 6 on the surface of the body 2 on projected pattern 9 of infrared light from the sensitive at least in the infrared range cameras 4 of the second group and from the captured image data depth information, ie information on the shape of the surface of the body 2, to be calculated.
Figur 2 zeigt eine räumliche Anordnung von Kameras 3 zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich und Kameras 4 zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich einer Ausführung der Vorrichtung 1 , welche sich beispielsweise bei einer sich wiederholenden räumlichen Anordnung einer der Ausführung der Figur 1 ähnlichen Vorrichtung 1 ergeben kann. Die Kameras 3, 4 sind dabei an Positionen mit regelmäßigen Abständen entlang von als durchgehende Linien angedeuteten, im Wesentlichen horizontal und vertikal verlaufenden Umfangslinien 9, 10 dargestellt, wobei die im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangslinien 9 jeweils einem Breitenkreis entsprechen können und die im Wesentlichen vertikal verlaufenden Umfangslinien 10 (hier nur als Abschnitt dargestellt) jeweils einem Längenkreis entsprechen können. Die räumliche Anordnung der im sichtbaren Bereich Bilddaten erfassenden Kameras 3 der ersten Gruppe sind dabei derart vertikal in ihrer Position auf den horizontalen Umfangslinien 9 versetzt angeordnet, dass sich die Kameras 3 um einen hier nicht dargestellten, abzubildenden Körper 2 entlang einer gedachten, hier strichliert dargestellten Wendel 13 winden. Diese einer Schraubenlinie oder Helix ähnlichen Anordnung der Kameras 3 entlang der Wendel 13 kann dabei auch eine veränderliche Steigung aufweisen, was beispielsweise aus einer ungleichmäßigen Verteilung der vertikalen Abstände der im Wesentlichen horizontalen Umfangslinien 9 folgen würde. Die in der Figur 2 gezeigte räumliche Anordnung der Kameras 3 der ersten Gruppe entspricht im Wesentlichen einer Sechsfach-Helix. FIG. 2 shows a spatial arrangement of cameras 3 for the acquisition of image data in the visual area and cameras 4 for the acquisition of image data in the infrared range of an embodiment of the device 1 which, for example, in the case of a repeating spatial arrangement of a device 1 similar to the embodiment of FIG can result. The cameras 3, 4 are shown at positions at regular intervals along, as indicated by solid lines, substantially horizontally and vertically extending circumferential lines 9, 10, wherein the substantially horizontally extending circumferential lines 9 may each correspond to a latitude and the substantially vertically extending Perimeter lines 10 (shown here only as a section) can each correspond to a circle of longitude. The spatial arrangement of the cameras 3 of the first group, which record image data in the visible range, are arranged vertically offset in their position on the horizontal circumferential lines 9, such that the cameras 3 are arranged around an imaginary body 2, not shown here, along an imaginary dashed line Spiral 13 winds. These are similar to a helix or helix Arrangement of the cameras 3 along the helix 13 can also have a variable pitch, which would for example follow from an uneven distribution of the vertical distances of the substantially horizontal circumferential lines 9. The spatial arrangement of the cameras 3 of the first group shown in FIG. 2 essentially corresponds to a sixfold helix.
In Figur 2 ist weiter zu sehen, dass zwischen zwei auf einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangslinie positionierten Kameras 3 der ersten Gruppe jeweils zwei Kameras 4 der zweiten Gruppe angeordnet sind. Jede der Kameras 3 der ersten Gruppe ist somit auf der linken und der rechten Seite von einer der Kameras 4 der zweiten Gruppe benachbart. Eine analoge Verteilung der Kameras 3, 4 ist auf den im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Umfangslinien 10 gegeben. It can also be seen in FIG. 2 that two cameras 4 of the second group are each arranged between two cameras 3 of the first group positioned on a substantially horizontally extending circumferential line. Each of the cameras 3 of the first group is thus adjacent to one of the cameras 4 of the second group on the left and right sides. An analogous distribution of the cameras 3, 4 is given on the substantially perpendicular circumferential lines 10.
Figur 3 zeigt eine der Figur 2 ähnliche räumliche Anordnung der Kameras 3, 4 einer Ausführung einer Vorrichtung 1 , wobei hier zusätzlich zu den Kameras 3, 4 eine räumliche Anordnung der Projektoren 6 der Beleuchtungsvorrichtung 5 dargestellt ist. Die Projektoren 6 sind dabei ähnlich der Kameras 3, 4 um den hier nicht dargestellten, abzubildenden Körper 2 angeordnet. Dabei können die Projektoren 6 in ihrer horizontalen Umfangslage gleichmäßig verteilt sein und vertikal übereinanderliegend entlang von im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Umfangslinien 10 angeordnet sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass jeweils drei Projektoren 6 mit der gleichen vertikalen Position gleichmäßig um den Umfang verteilt sind, wodurch auch sichergestellt werden kann, dass jeder Punkt des abzubildenden Körpers von zumindest zwei der Projektoren 6 beleuchtbar ist. FIG. 3 shows a spatial arrangement, similar to FIG. 2, of the cameras 3, 4 of an embodiment of a device 1, a spatial arrangement of the projectors 6 of the lighting device 5 being shown here in addition to the cameras 3, 4. The projectors 6 are similar to the cameras 3, 4 arranged around the not shown here, to be imaged body 2. In this case, the projectors 6 can be distributed uniformly in their horizontal circumferential position and be arranged vertically one above the other along essentially circumferential lines 10. It can be provided that in each case three projectors 6 are distributed uniformly around the circumference with the same vertical position, whereby it can also be ensured that each point of the body to be imaged can be illuminated by at least two of the projectors 6.
Figur 4 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung einer Anordnung von Kameras 3, 4 einer Ausführung einer Vorrichtung 1. FIG. 4 shows a further perspective illustration of an arrangement of cameras 3, 4 of an embodiment of a device 1.
Figuren 5a und 5b zeigen jeweils eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung 5 einer Vorrichtung 1 . Dabei ist die regelmäßige räumliche Anordnung der Projektoren 6 der Beleuchtungsvorrichtung 5 dargestellt. FIGS. 5a and 5b each show a perspective view of a lighting device 5 of a device 1. In this case, the regular spatial arrangement of the projectors 6 of the lighting device 5 is shown.
Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführung einer Aufnahmekabine 1 1 , bei welcher ein Teil des Innenraums 12 zu sehen ist. Die Aufnahmekabine 1 1 weist dabei eine Vorrichtung 1 (nicht einzeln im Detail dargestellt) auf, welche um den Umfang des Innenraums 12 und über dessen Höhe verteilt eine erste Gruppe von Kameras 3 zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich, eine zweite Gruppe von Kameras 4 zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich und eine Beleuchtungsvorrichtung 5 mit Projektoren 6 zur Erzeugung von Licht im infraroten Bereich aufweist. Die Aufnahmekabine 1 1 weist weiter eine Decke 14 und einen Boden 15 auf, in welchen die Vorrichtung 1 zusätzliche Kameras 3 zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich und zusätzliche Kameras 4 zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich aufweist. In Boden 15 und Decke 14 können zudem Projektoren 6 zur Erzeugung von Licht im infraroten Bereich angeordnet sein. Figure 6 shows a perspective view of a section of an embodiment of a receiving cabin 1 1, in which a part of the interior 12 can be seen. The In this case, receiving cabin 1 1 has a device 1 (not shown individually in detail), which distributes a first group of cameras 3 for capturing image data in the visual area, a second group of cameras 4 around the circumference of interior space 12 and over its height Detection of image data in the infrared region and a lighting device 5 with projectors 6 for generating light in the infrared region. The receiving cabin 1 1 further comprises a ceiling 14 and a bottom 15, in which the device 1 has additional cameras 3 for detecting image data in the visual area and additional cameras 4 for detecting image data in the infrared range. In floor 15 and ceiling 14 also projectors 6 can be arranged to generate light in the infrared range.
Figur 7 zeigt eine räumliche Anordnung von Kameras 3, 4 und Projektoren 6 einer Vorrichtung 1 , welche beispielsweise der Anordnung von Kameras 3, 4 und Projektoren 6 der in Figur 6 gezeigten Vorrichtung 1 entsprechen kann. Dabei sind umfänglich horizontal und vertikal regelmäßig Kameras 3 zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich, Kameras 4 zu Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich und Projektoren 6 um einen hier nicht dargestellten, abzubildenden Körper 2 angeordnet. Zusätzlich dazu sind jeweils über einen ebenen, im Wesentlichen horizontalen Bereich an der Ober- und Unterseite der Anordnung der Kameras 3, 4 und Projektoren 6 der Vorrichtung 1 weitere Kameras 3, 4 angeordnet. Diese in der Ausführung der zuvor gezeigten Figur 6 den Kameras 3, 4 in Decke 14 und Boden 15 der Aufnahmekabine 1 1 entsprechenden Kameras 3, 4 dienen einer optimierten Erfassung der Textur- und Volumsinformation des abzubildenden Körpers 2. Durch eine solche Anordnung lässt sich eine optimale Abdeckung des abzubildenden Körpers 2 durch die bildgebenden Kameras 3, 4 erreichen, was vorteilhaft für die Berechnung der Textur des abzubildenden Körpers sowie zur Berechnung des Volumenmodells des abzubildenden Körpers 2 sein kann. FIG. 7 shows a spatial arrangement of cameras 3, 4 and projectors 6 of a device 1 which, for example, can correspond to the arrangement of cameras 3, 4 and projectors 6 of the device 1 shown in FIG. Cameras 3 for capturing image data in the visual area, cameras 4 for capturing image data in the infrared region and projectors 6 around a body 2, which is not shown here, are regularly arranged horizontally and vertically. In addition to this, more cameras 3, 4 are arranged in each case over a flat, substantially horizontal area on the upper and lower side of the arrangement of the cameras 3, 4 and projectors 6 of the device 1. These cameras 3, 4 corresponding to the cameras 3, 4 in the ceiling 14 and the floor 15 of the receiving cabin 1 1 serve to optimize the detection of the texture and volume information of the body 2 to be imaged optimum coverage of the body 2 to be imaged by the imaging cameras 3, 4, which can be advantageous for the calculation of the texture of the body to be imaged and for the calculation of the volume model of the body 2 to be imaged.
Figur 8 zeigt letztlich eine schematische Darstellung einer Aufnahmekabine 1 1 mit einer Vorrichtung 1 zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes eines eine Textur und ein Volumen aufweisenden Körpers 2. Die Vorrichtung 1 weist dabei wieder eine erste Gruppe von Kameras 3 zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich und eine zweite Gruppe von Kameras 4 zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich auf. Die Kameras 3, 4 sind dabei wie angedeutet räumlich um den abzubildenden Körper im Innenraum 12 der Aufnahmekabine 1 1 verteilt, wobei auch zusätzliche Kameras, hier wie gezeigt Kameras 4 zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich, in einem Decken- und Bodenbereich der Aufnahmekabine 1 1 gezeigt sind. Zudem weist die Vorrichtung 1 zwei Projektoren 6 zur Projektion eines Musters 9 aus Infrarotlicht auf den abzubildenden Körper 2 auf. Im in Figur 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Recheneinheit 8 gesondert von der Informationsverarbeitungsvorrichtung 7 ausgebildet und kommuniziert mit dieser über eine Datenverbindung 16. Finally, FIG. 8 shows a schematic representation of a receiving cabin 11 having a device 1 for generating a three-dimensional image of a body 2 having a texture and a volume. The device 1 again has a first group of cameras 3 for capturing image data in the visual area and a second group of cameras 4 for capturing image data in the infrared range. The cameras 3, 4 are as indicated spatially distributed around the body to be imaged in the interior 12 of the receiving cabin 1 1, with additional cameras, here as shown, cameras 4 for detecting image data in the infrared range, in a ceiling and floor area of the receiving cabin 1 1 are shown. In addition, the device 1 has two projectors 6 for projecting a pattern 9 of infrared light onto the body 2 to be imaged. In the embodiment shown in FIG. 8, the arithmetic unit 8 is designed separately from the information processing device 7 and communicates with it via a data connection 16.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Vorrichtung (1 ) zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes eines eine Textur und ein Volumen aufweisenden Körpers (2) mit 1 . Device (1) for generating a three-dimensional image of a texture and a volume having body (2)
- einer ersten Gruppe von Kameras (3) zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich,  a first group of cameras (3) for capturing image data in the visual area,
- einer zweiten Gruppe von Kameras (4) zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich und/oder einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere im UV-Bereich, und  a second group of cameras (4) for capturing image data in the infrared region and / or another non-visible region, in particular in the UV region, and
- einer Beleuchtungsvorrichtung (5) mit zumindest einem Projektor (6) zur Erzeugung von Licht im infraroten Bereich und/oder einem anderen nichtsichtbaren Bereich, insbesondere im UV-Bereich, und  - A lighting device (5) with at least one projector (6) for generating light in the infrared range and / or another non-visible area, in particular in the UV range, and
- einer Informationsverarbeitungsvorrichtung (7), durch welche die Kameras (3) der ersten Gruppe, die Kameras (4) der zweiten Gruppe und der zumindest eine Projektor (6) ansteuerbar sind und welcher die Bilddaten der Kameras (3, 4) der ersten und der zweiten Gruppe zuführbar sind, wobei aus den Bilddaten der Kameras (3) der ersten Gruppe die Textur zumindest eines Teils des Körpers (2) berechenbar ist,  - An information processing device (7), by which the cameras (3) of the first group, the cameras (4) of the second group and the at least one projector (6) are controllable and which the image data of the cameras (3, 4) of the first and from the image data of the cameras (3) of the first group, the texture of at least part of the body (2) can be calculated,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinheit (8) vorgesehen ist, die aus den Bilddaten der Kameras (4) der zweiten Gruppe ein dreidimensionales Volumenmodell im Wesentlichen des gesamten Körpers (2) berechnet.  characterized in that a computing unit (8) is provided which calculates a three-dimensional volume model of substantially the entire body (2) from the image data of the cameras (4) of the second group.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der zumindest eine Projektor (6) der Beleuchtungsvorrichtung (5) dazu ausgebildet ist, ein Muster (9) aus Infrarotlicht und/oder Licht aus einem anderen nicht-sichtbaren Bereich, insbesondere aus dem UV-Bereich, auf den abzubildenden Körper (2) zu projizieren. 2. Apparatus according to claim 1, wherein the at least one projector (6) of the lighting device (5) is adapted to a pattern (9) of infrared light and / or light from another non-visible area, in particular from the UV range, to project onto the body to be imaged (2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Muster (9) ein pseudo-zufallsverteiltes Muster ist, wobei das Muster (9) zumindest ein pseudo-zufallsverteiltes Punktmuster und/oder zumindest ein pseudo-zufallsverteiltes Linienmuster und/oder zumindest ein pseudo-zufallsverteiltes Flächenmuster umfasst. The device of claim 2, wherein the pattern (9) is a pseudorandom pattern, the pattern (9) comprising at least one pseudo-random dot pattern and / or at least one pseudo-random line pattern and / or at least one pseudo-randomized area pattern includes.
4. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei jeder Projektor (6) der Beleuchtungsvorrichtung (5) dazu ausgebildet ist, ein sich jeweils von den Mustern der anderen Projektoren unterscheidendes Muster (9) zu projizieren. 4. Device according to at least one of claims 2 or 3, wherein each projector (6) of the lighting device (5) is adapted to each projecting from the patterns of the other projectors pattern (9) to project.
5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (8) zur Berechnung des dreidimensionalen Volumenmodells zusätzlich die Bilddaten der Kameras (3) der ersten Gruppe heranzieht. 5. Device according to at least one of the preceding claims, wherein the arithmetic unit (8) for calculating the three-dimensional volume model additionally uses the image data of the cameras (3) of the first group.
6. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Recheneinheit (8) das dreidimensionale Volumenmodell ausschließlich aus den Bilddaten der Kameras (4) der zweiten Gruppe berechnet. 6. Device according to at least one of claims 1 to 4, wherein the arithmetic unit (8) calculates the three-dimensional volume model exclusively from the image data of the cameras (4) of the second group.
7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Informationsverarbeitungsvorrichtung (7) mit der Recheneinheit (8) über eine Datenverbindung (16) kommuniziert, wobei die Informationsverarbeitungsvorrichtung (7) die Recheneinheit (8) umfasst oder die Recheneinheit (8) gesondert von dieser ausgebildet ist. 7. Device according to at least one of the preceding claims, wherein the information processing device (7) communicates with the arithmetic unit (8) via a data connection (16), wherein the information processing device (7) comprises the arithmetic unit (8) or the arithmetic unit (8) separately from this is formed.
8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kameras (3) aus der ersten Gruppe, die Kameras (4) aus der zweiten Gruppe und die Beleuchtungsvorrichtung (5) derart von der Informationsverarbeitungsvorrichtung (7) ansteuerbar sind, dass die Kameras (3) aus der ersten Gruppe, die Kameras (4) aus der zweiten Gruppe und die Beleuchtungsvorrichtung (7) gleichzeitig zum Erfassen der Bilddaten und zur Projektion von Licht aktivierbar sind. 8. The device according to at least one of the preceding claims, wherein the cameras (3) from the first group, the cameras (4) from the second group and the lighting device (5) are controllable by the information processing device (7) such that the cameras ( 3) from the first group, the cameras (4) from the second group and the illumination device (7) can be activated simultaneously for capturing the image data and for projecting light.
9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kameras (3) der ersten Gruppe, die Kameras (4) der zweiten Gruppe und die Projektoren (6) in einer Ebene, vorzugsweise in einer gekrümmten Ebene, um den abzubildenden Körper (2) angeordnet sind, wobei jede der Kameras (3) aus der ersten Gruppe innerhalb der Ebene von zumindest einer Kamera (4) aus der zweiten Gruppe benachbart ist. 9. Device according to at least one of the preceding claims, wherein the cameras (3) of the first group, the cameras (4) of the second group and the projectors (6) in a plane, preferably in a curved plane around the body to be imaged (2 ), each of the cameras (3) of the first group within the plane of at least one camera (4) of the second group being adjacent.
10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder Punkt auf der abzubildenden Oberfläche des abzubildenden Körpers (2) von zumindest drei der Kameras (3) aus der ersten Gruppe und/oder von zumindest drei der Kameras (4) aus der zweiten Gruppe erfassbar und von zumindest zwei der Projektoren (6) beleuchtbar ist. 10. Device according to at least one of the preceding claims, wherein each point on the surface to be imaged of the body to be imaged (2) of at least three of the cameras (3) from the first group and / or at least three of the cameras (4) from the second group detectable and illuminated by at least two of the projectors (6).
1 1 . Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kameras (3) aus der ersten Gruppe und die Kameras (4) aus der zweiten Gruppe entlang von im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangslinien (9) um den abzubildenden Körper (2) angeordnet sind, wobei jede der Kameras (3) aus der ersten Gruppe auf einer der im Wesentlichen horizontal in der Ebene verlaufenden Umfangslinien (9) von zumindest einer der Kameras (4) aus der zweiten Gruppe benachbart ist. 1 1. Device according to at least one of the preceding claims, wherein the cameras (3) from the first group and the cameras (4) from the second group are arranged along substantially horizontally extending circumferential lines (9) around the body (2) to be imaged, each one of the cameras (3) of the first group is adjacent to one of the circumferential lines (9) extending substantially horizontally in the plane of at least one of the cameras (4) from the second group.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , wobei zwischen zwei auf einer der im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangslinien (9) angeordneten Kameras (3) aus der ersten Gruppe zwei Kameras (4)aus der zweiten Gruppe angeordnet sind. 12. The apparatus of claim 1 1, wherein between two arranged on one of the substantially horizontally extending peripheral lines (9) cameras (3) from the first group of two cameras (4) from the second group are arranged.
13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kameras (3) aus der ersten Gruppe und die Kameras (4) aus der zweiten Gruppe entlang von im Wesentlichen vertikal verlaufenden Umfangslinien (10) um den abzubildenden Körper (2) angeordnet sind, wobei jede der Kameras (3) aus der ersten Gruppe auf einer der im Wesentlichen vertikal verlaufenden Umfangslinie (10) von zumindest einer der Kameras (4) aus der zweiten Gruppe benachbart ist. 13. Device according to at least one of the preceding claims, wherein the cameras (3) from the first group and the cameras (4) from the second group are arranged along substantially vertical circumferential lines (10) around the body (2) to be imaged, wherein each of the first group cameras (3) is adjacent to one of the substantially vertical peripheral line (10) of at least one of the second group of cameras (4).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei zwischen zwei auf einer der im Wesentlichen vertikal verlaufenden Umfangslinien (10) angeordneten Kameras (3) aus der ersten Gruppe zwei Kameras (4) aus der zweiten Gruppe angeordnet sind. 14. The apparatus of claim 13, wherein between two on one of the substantially vertically extending peripheral lines (10) arranged cameras (3) from the first group two cameras (4) are arranged from the second group.
15. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kameras (3) aus der ersten Gruppe und die Kameras (4) aus der zweiten Gruppe an Positionen mit regelmäßigen, vorzugsweise gleichmäßigen, Abständen entlang von im Wesentlichen horizontal und vertikal verlaufenden Umfangslinien (9, 10), vorzugsweise entlang von im Wesentlichen horizontal und vertikal verlaufenden Breitenkreisen und Längenkreisen, um den abzubildenden Körper (2) angeordnet sind. 15. Device according to at least one of the preceding claims, wherein the cameras (3) from the first group and the cameras (4) from the second group at positions with regular, preferably uniform, Distances along substantially horizontally and vertically extending circumferential lines (9, 10), preferably along substantially horizontally and vertically extending latitudinal circles and longitudinal circles around the body to be imaged (2) are arranged.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Kameras (3) aus der ersten Gruppe derart vertikal in ihrer Position auf den im Wesentlichen horizontalen Umfangslinien (9) zueinander versetzt angeordnet sind, dass sich die Kameras (3) der ersten Gruppe im Wesentlichen in Ihrer Anordnung um den abzubildenden Körper (2) winden. 16. The apparatus of claim 15, wherein the cameras (3) from the first group are vertically offset in relation to each other in position on the substantially horizontal circumferential lines (9), that the cameras (3) of the first group substantially in your Wind arrangement around the body to be imaged (2).
17. Vorrichtung nach wenigsten einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1 ) eine weitere Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von Licht im visuellen Bereich umfasst, wobei die weitere Beleuchtungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, den abzubildenden Körper (2) gleichmäßig auszuleuchten. 17. Device according to at least one of the preceding claims, wherein the device (1) comprises a further illumination device for generating light in the visual region, wherein the further illumination device is adapted to uniformly illuminate the body (2) to be imaged.
18. Aufnahmekabine (1 1 ) mit einer Vorrichtung (1 ) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche. 18. receiving cabin (1 1) with a device (1) according to at least one of the preceding claims.
19. Aufnahmekabine nach Anspruch 18, wobei die Aufnahmekabine (1 1 ) einen von einer - vorzugsweise gekrümmten - Fläche ausgebildeten Innenraum (12), eine Decke (14) und einen Boden (15) aufweist, und wobei im Boden und/oder der Decke zusätzlich zumindest eine Kamera (3) zur Erfassung von Bilddaten im visuellen Bereich, zusätzlich zumindest eine Kamera (4) zur Erfassung von Bilddaten im infraroten Bereich und/oder zumindest einer der Projektoren (6) zur Erzeugung von Licht im infraroten Bereich angeordnet ist oder sind. 19 receiving cabin according to claim 18, wherein the receiving cabin (1 1) one of a - preferably curved - surface formed interior (12), a ceiling (14) and a bottom (15), and wherein in the floor and / or the ceiling additionally at least one camera (3) for capturing image data in the visual area, additionally at least one camera (4) for capturing image data in the infrared region and / or at least one of the projectors (6) for generating light in the infrared region is or are arranged ,
20. Verfahren zum Generieren eines dreidimensionalen Abbildes eines eine Textur und ein Volumen aufweisenden Körpers (2) unter Verwendung von Licht im visuellen Bereich zur Erfassung der Textur des abzubildenden Körpers (2) und unter Verwendung von Licht zumindest im infraroten Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des Lichts im zumindest infraroten Bereich ein dreidimensionales Volumenmodell im Wesentlichen des gesamten Körpers (2) erfasst wird. 20. A method for generating a three-dimensional image of a texture and a volume having body (2) using light in the visual area for detecting the texture of the body to be imaged (2) and using light at least in the infrared region, characterized in that is detected using the light in the at least infrared range, a three-dimensional volume model of substantially the entire body (2).
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