[發明專利]一種3D照相打印系統

在審

• 申請號: 201310144431.0
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103258346A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 彭振云;許奇明
• 申請（專利權）人: 蘇州華漫信息服務有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及計算機視覺、圖像處理和計算機圖形學技術領域，特別是涉及一種3D照相打印方法及裝置。

背景技術

在3D打印產業中，建立3D模型，即形成打印內容，是關鍵和困難的環節。現有3D建模方法有兩種：（1）原創模型：設計師利用3D建模軟件創作3D模型；（2）逆向工程：利用主動式掃描對已有物體進行掃描得到3D數據，再利用3D建模軟件加工成和已有物體相似的模型。本發明所涉及的3D建模方法屬于第二類。

現有的逆向工程方法有兩個缺點：（1）3D掃描儀價格昂貴；（2）建模過程不能做到自動化，耗費較大的人力。

主動式掃描是指將額外的能量投射至物體，借由能量的反射來計算三維空間的信息，常見的投射能量有一般的可見光、激光等。這類掃描技術的主要原理包括：飛行時間測距(Time-of-Flight)、結構光測距(Structured?Lighting)等。飛行時間測距技術除了價格高昂且速度較慢的線掃描激光掃描設備外主要有瑞士的MESA?IMAGING公司的面掃描快速三維掃描設備SR?4000，其掃描速度可達50Hz，但是該設備的空間分辨率較低，僅能達到176×144，且三維重建的精度遠不如線式掃描技術，距離估計噪聲較大，需要采用復雜的后處理算法才能應用。結構光測距技術是一種新興的掃描技術，通過投影或者光柵同時投射多條光線，就可以采取物體的一個表面，只需要幾個面的信息就可以完成掃描，其最大的特點是掃描速度快，而且可編程實現。近年來，以色列PrimeSense公司通過紅外結構光投影技術在小型化技術上邁出了重要一步。基于上述技術，微軟公司推出了Kinect三維掃描設備，該設備能夠以極低的價格實時提供致密三維掃描數據。然而PrimeSense或者Kinect均只提供了支架式固定方式，采集單一角度的深度數據變化。對于需要采集被攝物體全角度結構信息時，只能將其置于移動支架或者手持掃描設備固件進行移動，便捷性與穩定性都受到很大的限制。

在申請人目前了解的技術范圍內，還沒有發現與本發明類似的使用低精度平面測距裝置解決3D照相打印問題的技術。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種3D照相打印方法及裝置，技術方案如下：

一種3D照相打印方法，其特征在于：

獲取拍攝對象的深度點云和彩色圖像；

對所獲取的深度點云進行處理，得到初始曲面；

對所獲取的彩色圖像進行處理，得到五官曲線和邊緣曲線；

以所述五官曲線和邊緣曲線為基準，對所述初始曲面進行修正，得到修正曲面；

將所獲得的彩色圖像映射到所述修正曲面，得到彩色3D模型；

將所述彩色3D模型輸出到3D打印機，得到3D打印像。

一種3D照相打印裝置，其特征在于：

數據獲取單元，用于獲取深度點云和彩色圖像，并形成初始曲面；

圖像處理單元，用于對所述數據獲取單元獲取的彩色圖像進行處理，得到五官曲線和邊緣曲線；

模型修正單元，用于根據所述圖像處理單元得到的五官曲線和邊緣曲線，對初始曲面進行處理，得到修正曲面；

模型合成與輸出單元，用于建立所述模型修正單元得到的修正曲面與所述數據獲取單元獲取的彩色圖像之間的映射關系，得到彩色3D模型，并用某種3D打印機打印成實物。

本發明技術方案充分利用了彩色圖像中的人臉特征信息和邊緣信息，降低了對平面測距裝置的精度要求，實現了用于3D打印的彩色3D建模過程的全自動化，并且保持了近距離人物和景物的3D打印逼真度。本發明的有益效果是：（1）采用低精度平面測距裝置，可以將現有3D掃描設備的成本降低7倍以上；（2）利用彩色圖像分析結果修正3D模型，使整個建模過程自動完成，可以節省人工6倍以上。

附圖說明

圖1為實現發明實施例3D照相打印方法的流程圖。

圖2為本發明方法實施例中所獲取的深度距離示意圖，其中顏色越深表示距離越近（黑色代表沒有深度數據）。

圖3為本發明方法實施例中所獲取的彩色圖像示意圖。

圖4為本發明方法實施例中對深度點云進行擬合得到的初始曲面示意圖。

圖5為本發明方法實施例中將彩色圖像分割成人臉區域和背景區域的示意圖，其中黑色為人臉區域，白色為背景區域。

圖6為本發明方法實施例中在人臉區域檢測得到的五官特征點示意圖，特征點用白點表示。

圖7為本發明方法實施例中將五官特征點擬合為五官曲線的示意圖。