專利名稱：制作模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造人體模型的方法，模型要具體體現(xiàn)至少頭部部分。特別是，但不是唯一的，本發(fā)明涉及用金屬，例如用金子，來制作人體模型外表或外殼的方法。
傳統(tǒng)上，黃金外殼的人體塑像需要由有極高水平的手工技藝者先雕刻一個(gè)蠟制的樣板或金屬的殼子。雕像的質(zhì)量依賴于手工技藝者的技能的高低，而且，傳統(tǒng)的方法總是很昂貴的，因?yàn)樗ǔＲㄙM(fèi)很長的時(shí)間，例如幾個(gè)星期或幾個(gè)月才能完成。
我們因此考慮到用激光來掃描人體面部特征去產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而確定人的面部的形狀的可能性。然而，要制作人的頭部的精確的模型，其頭發(fā)的外形也要包括，而頭發(fā)的激光掃描是不令人滿意的，因?yàn)榧す夤饩€被頭發(fā)漫射了。于是，提出一種可供選擇的制作人體模型的方法是十分必要的。
本發(fā)明提供了一種制作人體模型的方法，至少提供了體現(xiàn)人的頭部的方法，在此方法下，人的面部被激光掃描，產(chǎn)生三維面部數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表示面部的形狀，面部數(shù)據(jù)與表示了頭發(fā)式樣的形狀的頭發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)合，頭發(fā)數(shù)據(jù)被從預(yù)定的頭發(fā)形狀數(shù)據(jù)庫中挑選出來，從而得出代表人的頭部的形狀的頭部數(shù)據(jù)，這樣，一個(gè)三維的頭部模型即可根據(jù)所述頭部數(shù)據(jù)被制作出來。
根據(jù)本發(fā)明，只是面部特征被用激光掃描，面部皮膚反射激光光線，這些被反射的激光光線被掃描傳感器所接收。從頭發(fā)形狀數(shù)據(jù)庫中選一些適當(dāng)?shù)念^發(fā)數(shù)據(jù)加入到頭部數(shù)據(jù)中，所以不必掃描頭發(fā)，因此激光被漫射的麻煩就被避免了。
如果有此希望的話，頭部以下的至少部分的身體形狀的表達(dá)數(shù)據(jù)可與頭部的數(shù)據(jù)相結(jié)合，身體數(shù)據(jù)可從預(yù)定的身體形狀數(shù)據(jù)庫中挑選出來，結(jié)合了頭部和身體的代表數(shù)據(jù)可以得出整個(gè)的人體形狀，最終的三維模型因此將至少包括部分身體。
以此方法，激光光線被人的衣服的漫射也就不是一個(gè)麻煩，而且，如果需要一個(gè)人的人體的裸體的模型，該人也將不被要求除去衣服，因?yàn)楫?dāng)掃描進(jìn)行時(shí)除去衣服的要求可能是不適當(dāng)?shù)摹?br> 頭發(fā)和/或身體的數(shù)據(jù)庫可以采用利用激光掃描預(yù)先創(chuàng)作出來的頭發(fā)或身體的諸多模型而建立起來，或者可以至少部分地用適當(dāng)?shù)能浖ツ７逻@些形狀來建立。
此三維模型可以通過快速的照像打印技術(shù)而創(chuàng)作出來，例如用激光立體照像，激光燒結(jié)或用熔化的沉積方式做模型。
一旦該三維模型被創(chuàng)作出來，可根據(jù)此三維模型制作出一陰模，再根據(jù)此陰模制出一個(gè)蠟制陽模，蠟制的陽模被用電沉積方式在表層涂敷以金屬，被涂敷后的蠟制陽模被加熱，將蠟熔去，再將金屬退火，該金屬可以是很貴重的金屬，例如是金子。
可以采用一個(gè)一級(jí)激光器，它具有充分低的能量，可在睜著眼睛的情況下被掃描。
利用本發(fā)明，至少在優(yōu)選實(shí)施例中，金殼雕像可通過利用激光掃描，計(jì)算機(jī)的計(jì)算，快速的照像打印，蠟?zāi)：忘S金的電沉淀而創(chuàng)制出來。整個(gè)過程花費(fèi)的時(shí)間能夠被縮短至數(shù)天以內(nèi)。而且，高質(zhì)量的活生生的人物的金的藝術(shù)復(fù)制品能夠利用此技術(shù)制造出來，而不再依賴于操作者的技術(shù)熟練水平。
通過利用非接觸式一級(jí)數(shù)字化激光器(是被主管機(jī)構(gòu)FDA所批準(zhǔn)的能量最低的激光器)，人的面部的數(shù)字化的數(shù)據(jù)可以在被測人的眼睛能張開的情況下安全地獲得。這樣，雕像數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)換成為快速的照像打印的可讀格式，例如一個(gè)STL文件，以創(chuàng)制一實(shí)際模型。第一個(gè)模型可由快速照像打印技術(shù)自動(dòng)地制作出來，例如激光主體版印刷術(shù)(即SLA)(激光一層一層地加工液體的感光聚合物)，激光燒結(jié)(簡記為SLS)(用紅外激光束加熱熔合粉末的熱塑原料)，和熔合沉積模型，(簡記為FDM)(從一個(gè)機(jī)器頭中，塑料或蠟被擠壓壓出，在基樣上一層一層地沉積)。利用真空涂覆技術(shù)，一個(gè)粗銼?？杀恢瞥?，它可被用于注成金雕像的蠟雕形式的蠟?zāi)?，該蠟?zāi)１挥糜谶M(jìn)行黃金的電沉積，這是一個(gè)生產(chǎn)任何形狀的中空金首飾的過程，包括非常細(xì)致的一塊一塊，沒有通常珠寶首飾制造方法的影響。一個(gè)金殼雕像最終能夠通過使脫蠟和退火得到。
本發(fā)明的一些實(shí)施例現(xiàn)在將以舉例說明的方式被描述，并與以下附圖一并作為參考，其中

圖1所示是按照本發(fā)明利用面部掃描和模型創(chuàng)制制作金殼雕像的方法的具體化的流程圖2所示是面部掃描系統(tǒng)。
圖1是一方框圖，圖中表明了按照本發(fā)明具體通過對(duì)活生生的人的面部掃描來制作該人的金殼雕像所遵循的步驟。
開始時(shí)，要制作其雕像的人被要求坐在激光掃描器的前面進(jìn)行面部掃描(步驟1)，三維的面部數(shù)據(jù)被通過實(shí)行圓周式地掃描而獲得(步驟2)，激光掃描器繞著該人的頭部旋轉(zhuǎn)，以身體的中心對(duì)著掃描器的軸線，由于掃描人的頭發(fā)所出現(xiàn)的困難，頭發(fā)的模型被分開另外預(yù)先掃描以建立一個(gè)頭發(fā)發(fā)型數(shù)據(jù)庫(步驟3)，一套身體軀體的數(shù)據(jù)也采用類似的方法，預(yù)先掃描身體軀體模型來建立。
步驟5中，3套在前述方法中所獲得的三維的各點(diǎn)的數(shù)據(jù)被結(jié)合起來，就形了一套完整的雕像的各點(diǎn)的數(shù)據(jù)，所存貯的雕像數(shù)據(jù)于是被轉(zhuǎn)換成STL形式(步驟6)用以快速照像打印(步驟7)以創(chuàng)制出一個(gè)實(shí)際的雕像的塑料鑄?；蛳?zāi)！?br> 在建立了一個(gè)實(shí)際的照像打印件以后，以此照像打印件作為主要式樣，一個(gè)粗銼的鑄模被采用真空涂敷方法制出(步驟8)，此粗銼的鑄模隨后被用于進(jìn)行注蠟?zāi)ｈT，以制出一蠟的雕像(步驟9)，此蠟的雕像接下來被進(jìn)行金的電沉積過程(步驟10)，在這里，一個(gè)薄的金的殼就在蠟型上形成了。此雕像被放入烘箱中被脫蠟處理和退火處理，這些步驟是必要的，以增加該薄的金殼的強(qiáng)度(步驟11)。在全部這些過程完成之后，一個(gè)最終的金殼雕像就被制出來了(步驟12)。
圖2以圖示方式展示了面部掃描器掃描的布局示意圖，被掃描的人(16)安靜地坐在掃描的軸線上。掃描頭(13)包括一個(gè)激光光源(14)用于發(fā)射一激光光束射向該人的臉部。一個(gè)CCD攝像機(jī)(15)收取從該人面部反射回的數(shù)據(jù)。在掃描過程當(dāng)中，激光頭以全方位繞著該人所在的軸線的同一軸線旋轉(zhuǎn)(沿著路徑17和18)，由于采用了最低的能量的激光光源(美國FDA標(biāo)準(zhǔn)第一級(jí))，該人在被掃描時(shí)可以張著眼睛。這樣就確保了全部俘獲該人的面部數(shù)據(jù)資料，包括其眼睛的數(shù)據(jù)資料。
這樣，簡單來說，本發(fā)明是一種制作不同尺寸的人的金殼雕像的方法，該方法包括如下步驟1．利用非接觸數(shù)字化數(shù)據(jù)采集方式，采用盡可能低的能量的激光光源來獲取人的面部數(shù)據(jù)，低能量的激光源使人的眼睛可以忍受。
2．利用數(shù)據(jù)化的面部資料和三維頭發(fā)發(fā)型及身體體形的大數(shù)據(jù)庫資料去創(chuàng)建一個(gè)被掃描的人的計(jì)算機(jī)三維模型，采用各種快速照像打印技術(shù)以制出塑料的或蠟的實(shí)際模型，3．利用真空鑄造方法制作一個(gè)粗銼鑄模，以此通過注蠟制出一個(gè)蠟制的模型。
4．利用蠟制的模型，采用黃金電沉積的手段和脫蠟的手段，一個(gè)完美的藝術(shù)復(fù)制品的人物雕像就被制作完成。
權(quán)利要求
1．一種制作人體模型的方法，該模型至少體現(xiàn)人的頭部，該方法中，人的面部被激光掃描以產(chǎn)生代表該人面部形狀的三維面部數(shù)據(jù)，面部的數(shù)據(jù)與頭發(fā)發(fā)型形狀的表達(dá)數(shù)據(jù)相結(jié)合，頭發(fā)數(shù)據(jù)是由預(yù)先確定的發(fā)型數(shù)據(jù)庫中選擇出來的，以產(chǎn)生出頭部數(shù)據(jù)，代表該人頭部的形狀，據(jù)此數(shù)據(jù)，一個(gè)頭部的三維模型被制作出來。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中，至少頸部以下的身體的形狀部分的表達(dá)數(shù)據(jù)與頭部數(shù)據(jù)相結(jié)合，身體數(shù)據(jù)是從預(yù)先確定的身體形狀數(shù)據(jù)庫中所挑選出來的，從而產(chǎn)生結(jié)合了頭部和身體的整個(gè)人體的形狀的表達(dá)數(shù)據(jù)。
3．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中頭發(fā)發(fā)型和/或身體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫是通過用激光掃描頭發(fā)發(fā)型模型和/或身體形態(tài)模型創(chuàng)建的。
4．如前述任何權(quán)利要求所述方法，其中三維模型是利用快速照像打印技術(shù)生成的，例如激光立體成像術(shù)，激光燒結(jié)或熔化沉積鑄模。
5．如前述任何權(quán)利要求所述的方法，其中陰模是根據(jù)三維模型制作出的，一個(gè)蠟的陽模是根據(jù)陰模制出的，蠟制陽模被用電沉積手段涂敷金屬，被涂敷了的蠟制陽模被加熱以使蠟熔化，再進(jìn)行金屬退火。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其中的金屬是黃金。
7．如前述任何權(quán)利要求所述的方法，其中用于掃描人的面部的激光器是第一級(jí)激光器。
8．一種制作人體模型的方法大體上如前所述。
9．用被如前所述任何權(quán)利要求所述方法制作的人體模型。
全文摘要
一種制造人體模型,特別是頭部模型的方法,其中,人臉被激光器所掃描以產(chǎn)生表達(dá)臉形的三維數(shù)據(jù)。臉形數(shù)據(jù)與發(fā)型數(shù)據(jù),體形數(shù)據(jù)結(jié)合產(chǎn)生人體數(shù)據(jù)。發(fā)型數(shù)據(jù)和體形數(shù)據(jù)均預(yù)先存貯在單獨(dú)建立的數(shù)據(jù)庫中。三維人體模型的生成采用了快速成像相打印技術(shù)。
文檔編號(hào)A47F8/00GK1209975SQ9811855
公開日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1998年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月3日
發(fā)明者呂新榮 申請(qǐng)人:香港生產(chǎn)力促進(jìn)局