[發明專利]生成人體對象虛擬模型的方法及系統

有效

• 申請號: 201280056879.0
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN104080401A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 吉恩-皮爾·薩姆森;米歇爾·巴賓
• 申請（專利權）人: 泰克梅德3D公司
• 主分類號: A61B5/103
• 分類號: A61B5/103;A41H1/02;A43D1/02;A61F5/14
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王程;何沖

技術領域

本發明主要涉及使用手持式掃描儀對活動對象進行3D掃描的技術領域，特別適用于對人體部分的掃描。

背景技術

3D掃描技術本身已為我們所熟知，市場上已經存在非接觸、手持式掃描儀，可通過相對位于地面上的參照物（地面參照物），圍繞靜止對象移動該手持掃描儀，并保持該掃描儀的視場面對該對象，獲得該靜止對象的3D表現。非接觸式掃描可以主動或者被動地進行。主動掃描涉及發射被要掃描的表面反射的光信號或類似信號，反之，被動掃描不控制發射，涉及一種類似于用人類雙目視覺檢測深度的方法。手持式掃描儀是典型的表面掃描儀。表面掃描不同于固定掃描，表面掃描僅僅能夠獲得掃描對象的表面信息來形成該對象的外殼模型，而固體掃描可以，例如，在X射線計算機斷層掃描技術（CT）中，圍繞該對象，在不同深度獲得該對象的信息（通常密度）。

在大多數情況下，通過手持式掃描儀，在空間中根據該掃描儀的單一位置和方向進行單一掃描，無法得出對象的完整模型。通常情況下，為了獲得標的物的所有表面信息，需要多次，甚至上百次從不同方向對其進行掃描。這些掃描中的每一次掃描都會產生一張深度圖像，這些深度圖像必須帶入共同參考系，這一過程將被稱為圖像配準，用于創建一個包含了深度圖像中的隱藏面的完整模型。深度圖像通常至少包括一個深度值，從而每個像素對應該掃描儀的視場，因此，如果該掃描儀具備2D陣列的像素，那么這些深度圖像將形成3D圖像。

雖然基于現有手持式掃描儀的系統及方法在某種程度上滿足需求，但是仍然存在改進的空間。特別是，在圖像配準的過程中依然會遇到困難。例如下面例子的情況，掃描系統“丟失”共同參考系時，將無法用前面的圖像配準后面的圖像。在處理掃描過程中移動的或者形狀變化的活動對象時，這種挑戰尤其明顯。

發明內容

人們發現，至少在某些人類對象的應用方面，精度和/或可靠性可借助獨立的掃描模塊加以提高，該掃描模塊將與對象一起被掃描。軟件可以識別出圖像中掃描模塊的位置和方向，借助掃描模塊識別，可以為對象建立起共同參考系。通過這種方法，對象的多張圖像，可以依照基于掃描模塊的共同參考系配準。

按照本發明的一個方面，提供了一種使用至少一個手持式掃描儀和掃描模塊生成對象虛擬模型的方法，該方法包含：提供與掃描模塊相關的模塊參考數據；使對象相對掃描模塊固定；使用手持式掃描儀獲得多幅固定的對象與掃描模塊的深度圖像，所述的深度圖像來自手持式掃描儀相對地面參照物不同的位置；對于所述多幅深度圖像的每一幅圖像，使用模塊參考數據確定掃描模塊在深度圖像中的位置和方向，并且使用確定的掃描模塊的位置和方向為對象建立一個共同參考系；生成對象的虛擬模型，包括在與掃描模塊相關的共同參考系中配準所述多幅深度圖像。

按照本發明的另一方面，提供一種使用至少一個手持式掃描儀和掃描模塊生成對象虛擬模型的方法，該方法包含：提供與掃描模塊相關的模塊參考數據；使對象相對掃描模塊固定；獲得多幅固定的對象與掃描模塊的深度圖像，所述的深度圖像來自相對于地面參照物相應的不同視點；使用模塊參考數據確定掃描模塊在每一幅深度圖像中的位置和方向；生成對象的虛擬模型，包括使用確定的掃描模塊的位置和方向配準所述多幅深度圖像。

按照本發明的還有一個方面，提供了生成對象虛擬模型的系統，該系統包括：掃描模塊，該掃描模塊與對象類型相適應，以便對象與掃描模塊對接固定；手持式掃描儀，該手持式掃描儀可獲得多幅所述固定的對象和掃描模塊的深度圖像，所述深度圖像來自于手持式掃描儀相對地面參照物的不同位置；關于掃描模塊的模塊參考數據；軟件，使用模塊參考數據確定每一個深度圖像中掃描模塊的位置和方向，并使用確定的掃描模塊位置和方向為對象建立共同參考系；其中，可以生成包括了在與掃描模塊相關的共同參考系中配準了所述多幅深度圖像的虛擬模型。。

涉及到對現有技術改進的許多進一步特征及其組合，將會在下面的內容中進一步披露。

附圖說明

附圖如下：

圖1為生成對象的虛擬模型的示例方法的流程圖；

圖2為生成對象的虛擬模型的示例系統的框圖；

圖3A-3C為生成人的腳的虛擬模型的示意圖；

圖4為用于人的頭部的掃描模塊的斜視圖；

圖5為用于人的軀干的掃描模塊的斜視圖。

具體實施方式