一種基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于非接觸式人體測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著三維數(shù)字化信息技術(shù)的不斷發(fā)展進步，非接觸式人體三維測量技術(shù)在許多行業(yè)中有著越來越廣泛的應(yīng)用。在服裝制造領(lǐng)域，可利用該技術(shù)進行服裝三維設(shè)計、創(chuàng)造虛擬試衣場景，提供服裝的量身定制；在動畫、游戲、影視產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，可利用該技術(shù)將真實人物轉(zhuǎn)換成高質(zhì)量的3D模型，協(xié)助其虛擬場景中三維模型的快速建立；在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域，可利用該技術(shù)測量人體各部位尺寸，確定個體之間與群體之間在人體尺寸上的差別，研究人的形態(tài)特征。因此，此技術(shù)的發(fā)展將會進一步促進許多相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中對于非接觸式人體三維測量技術(shù)已經(jīng)有了一些方案，例如，CN201110245738.0公開了一種基于微反射鏡的非接觸式三維人體掃描儀，其通過來自四個不同方向的激光發(fā)生器產(chǎn)生的四束線激光，經(jīng)由反射式M0EMS微型掃描鏡反射到被測人體的頭頂處形成一個光環(huán)，在系統(tǒng)同步控制器的控制下，光環(huán)自上而下移動，實現(xiàn)人體外形輪廓的激光掃描，并通過工業(yè)相機獲取圖像，該方法具有掃描頻率高，操作簡便的優(yōu)點；又如，CN201110309908.7公開了一種雙柱式非接觸三維人體尺寸自動測量儀，其同樣通過在被測人體表面形成一共面的環(huán)狀光圈，通過環(huán)狀光條自下向上的移動，同時攝像機隨測量臂運動進行同步拍攝，實現(xiàn)人體外形輪廓的自動掃描，該方法同步性好，調(diào)試方便。
[0004]然而，上述現(xiàn)有技術(shù)均存在以下問題:其測量精度基本滿足一般服裝人體測量的需求，但對于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、動畫影視產(chǎn)業(yè)來說，通常要表現(xiàn)的紋理更加豐富，細節(jié)更為精準，比如人豐富的面部表情，因此現(xiàn)有的測量裝置難以滿足更高測量精度的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)，其中結(jié)合線激光掃描和三維測量的特點，相應(yīng)設(shè)計了適于快速測量人體三維的測量系統(tǒng)，并對其關(guān)鍵組件如測量裝置的具體結(jié)構(gòu)及其具體安裝布置方式進行研究和設(shè)計，相應(yīng)的可有效解決測量精度低的問題，同時還具備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便等優(yōu)點。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)，其特征在于，包括測量裝置、測量平臺、時序同步裝置和圖像處理裝置，其中:所述測量裝置為兩組，分設(shè)在所述測量平臺的兩側(cè)，其包括基座、升降導(dǎo)軌、激光發(fā)生器和CCD相機，所述升降導(dǎo)軌豎直設(shè)置在所述基座上，所述激光發(fā)生器和CCD相機固定在所述升降導(dǎo)軌上；所述兩組測量裝置中的CCD相機分別與所述時序同步裝置和圖像處理裝置相連。
[0007]作為進一步優(yōu)選的，每組所述測量裝置中設(shè)有兩個所述CCD相機，兩個所述CCD相機分設(shè)在所述升降導(dǎo)軌的兩側(cè)。
[0008]作為進一步優(yōu)選的，每組所述測量裝置中設(shè)有兩個所述激光發(fā)生器，兩個所述激光發(fā)生器分設(shè)在所述升降導(dǎo)軌的兩側(cè)，并位于所述CCD相機的下方。
[0009]作為進一步優(yōu)選的，所述升降導(dǎo)軌的升降速度為0.04m/s?0.08m/sο
[0010]總體而言，通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點:
[0011]1.本實用新型采用脈沖激光發(fā)生技術(shù)，利用輸出穩(wěn)定且光束質(zhì)量較好的多波長線激光進行快速掃描，測量期間被測者的輕微移動不會影響測量精度；設(shè)計了由基座、升降導(dǎo)軌、激光發(fā)生器和CCD相機組成的測量裝置，并對測量裝置中各部件的具體布置方式進行了研究和設(shè)計，可實現(xiàn)三維人體的快速自動測量，可快速獲取人體的三維形貌和紋理色彩。
[0012]2.本實用新型還對升降導(dǎo)軌的升降速度進行研究和選擇，在保證測量效率的前提下，測量精度高，本實用新型的人體三維測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，自動化程度高，可有效還原被測表面的精細程度，尤其對測量具有非均勻反射的人體表面更為有效。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的人體三維測量系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖2為本實用新型激光發(fā)生器掃描過程示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0016]本實用新型提供的基于多波長線激光掃描的人體三維測量裝置，采用多個激光發(fā)生器從不同方向?qū)Ρ粶y對象進行投影，多個CCD(電荷親合元件，Charge-coupled Device)相機捕捉相應(yīng)的激光線圖像，所得圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波、提取激光條紋后由經(jīng)典三角形法重建三維模型，獲得人體三維數(shù)據(jù)。
[0017]如圖1所示，本實用新型的一種基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)，其主要包括測量裝置、測量平臺5、時序同步裝置7和圖像處理裝置6，其中，測量裝置為兩組，對稱的設(shè)于測量平臺5的兩側(cè)，其包括基座4、升降導(dǎo)軌3、激光發(fā)生器1和CCD相機2，升降導(dǎo)軌3豎直設(shè)置在基座4上，激光發(fā)生器1和(XD相機2固定在升降導(dǎo)軌3上，隨著升降導(dǎo)軌上下移動；兩組測量裝置中的CCD相機2分別與時序同步裝置7和圖像處理裝置6相連，時序同步裝置用于保證圖像的同步采集，圖像處理裝置6用于對采集的圖像進行處理。
[0018]更進一步的，本實施例中每組測量裝置中優(yōu)選設(shè)有兩個CCD相機2和兩個激光發(fā)生器1，兩個(XD相機2通過橫桿支架分設(shè)在升降導(dǎo)軌3的兩側(cè)，兩個激光發(fā)生器1同樣分設(shè)在升降導(dǎo)軌3的兩側(cè)，并位于CCD相機2的下方，測量時，由升降導(dǎo)軌3帶動橫桿支架由上到下掃描，快速獲取全方位人體三維數(shù)據(jù)。
[0019]下面將具體解釋按照本實用新型的人體三維測量系統(tǒng)進行人體三維測量的具體操作步驟。
[0020]采用本實用新型的測量系統(tǒng)進行人體三維掃描，測量其形貌時，被測者(被掃描物體8)站在測量平臺5上，將四個激光發(fā)生器1均勻分布，分別從不同方向?qū)Ρ粶y者進行投影，四個CCD相機2捕捉相應(yīng)的激光線圖像，并且由三角形法重建3D模型，激光發(fā)生器和相機都固定在兩個升降導(dǎo)軌上，隨著升降導(dǎo)軌下降，可以從頭到腳對人體進行快速全方位測量，具體步驟如下:
[0021](1)將四部相機連接到時序同步裝置7上，以保證圖像嚴格精確的同步采集，同時，調(diào)整圖像的曝光度和激光發(fā)生器的方位以及環(huán)境光照設(shè)置，直至獲得視場合適且清晰的圖像。
[0022](2)在進行人體測量之前，依次標定一系列參數(shù)，主要包括相機的內(nèi)部參數(shù)、激光平面方程、掃描方向方程以及四個相機之間的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過標定這一過程，完成空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應(yīng)點之間相互關(guān)系的確定，在測量過程中，相機間的相對位置需保持不變。
[0023](3)預(yù)先設(shè)定升降導(dǎo)軌起始位置，依被測者身高情況，可以不同程度設(shè)置升降導(dǎo)軌的起始位置高度，升降導(dǎo)軌升降速度設(shè)置在0.04?0.08m/s范圍內(nèi)，可保證效率的同時提高測量精度；開始采集三維人體圖像，在收到開始采集標識后，啟動激光發(fā)生器、CCD相機和時序同步裝置，進行高速同步采集，從頭到腳對人體進行快速自動測量，同時將測量所得數(shù)據(jù)傳送到圖像處理裝置7 ;在測量過程中，可以根據(jù)實際情況調(diào)整采集數(shù)量、采集時間，或手動進行采集過程的終止，進而完成整個圖像采集過程。
[0024](4)利用圖像處理裝置7對采集的圖像進行數(shù)據(jù)平滑、去除噪聲，因為在測量過程中不可避免地會引入噪聲，而噪聲對后續(xù)三維重建有很大影響，最后獲取所測量人體的三維形貌。
[0025]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)，其特征在于，包括測量裝置、測量平臺(5)、時序同步裝置(7)和圖像處理裝置￠)，其中:所述測量裝置為兩組，分設(shè)在所述測量平臺(5)的兩側(cè)，其包括基座(4)、升降導(dǎo)軌(3)、激光發(fā)生器⑴和CCD相機(2)，所述升降導(dǎo)軌(3)豎直設(shè)置在所述基座(4)上，所述激光發(fā)生器(1)和CCD相機(2)固定在所述升降導(dǎo)軌(3)上；所述兩組測量裝置中的CCD相機(2)分別與所述時序同步裝置(7)和圖像處理裝置(6)相連。2.如權(quán)利要求1所述的基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)，其特征在于，每組所述測量裝置中設(shè)有兩個所述CCD相機(2)，兩個所述CCD相機(2)分設(shè)在所述升降導(dǎo)軌(3)的兩側(cè)。3.如權(quán)利要求2所述的基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)，其特征在于，每組所述測量裝置中設(shè)有兩個所述激光發(fā)生器(1)，兩個所述激光發(fā)生器(1)分設(shè)在所述升降導(dǎo)軌(3)的兩側(cè)，并位于所述CCD相機(2)的下方。4.如權(quán)利要求3所述的基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)，其特征在于，所述升降導(dǎo)軌(3)的升降速度為0.04m/s?0.08m/sο
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于多波長線激光掃描的人體三維測量系統(tǒng)，其特征在于，包括測量裝置、測量平臺、時序同步裝置和圖像處理裝置，其中，所述測量裝置為兩組，分設(shè)在測量平臺的兩側(cè)，其包括基座、升降導(dǎo)軌、激光發(fā)生器和CCD相機，所述升降導(dǎo)軌豎直設(shè)置在所述基座上，激光發(fā)生器和CCD相機固定在升降導(dǎo)軌上；兩組測量裝置中的CCD相機分別與所述時序同步裝置和圖像處理裝置相連。本實用新型的人體三維測量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，自動化程度高等優(yōu)點，在保證測量效率的前提下，測量精度高，可有效還原被測表面的精細程度，尤其對測量具有非均勻反射的人體表面更為有效。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號】CN205037877
【申請?zhí)枴緾N201520826187
【發(fā)明人】李中偉, 劉行健, 鐘凱, 戴雨華
【申請人】武漢惟景三維科技有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月21日