[發明專利]人體三維成像方法及系統

有效

• 申請號: 201410458109.X
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104299261B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 劉曉利;何懂;彭翔;李阿蒙
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙)44312
• 代理人: 陳健

技術領域

本發明屬于三維成像技術領域，尤其涉及一種通過分布式網絡控制實現人體的三維成像方法及系統、多控制基站同時標定方法。

背景技術

相位輔助三維成像具有非接觸、速度快、精度高、數據密度大等優點，在逆向工程、質量控制、缺陷檢測等工業生產領域均有廣泛的應用。通常工業應用中，采用單個三維傳感系統，通過移動物體或傳感系統實現物體的全方位三維成像，這往往難以自動化，并且時間消耗過長。該方案往往難以適用于人體等人體的三維成像，一方面，這些人體面積較大，需要從多個角度獲取三維數據；另一方面，以人體為例，可能人體很難保持靜止不動，必須快速完成三維數據采集。目前，已有的人體三維成像系統主要有：基于激光的手持式以及機械運動裝置的掃描系統，手持式成像系統通過手持移動多角度實現完整數據采集，通常需要幾分鐘時間，期間人體很難保持靜止不動；而基于機械運動裝置的成像系統，往往需要人體轉動或大型機械運動控制裝置，較龐大笨重。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題在于提供一種人體的三維成像方法，旨在快速、完整的獲取人體高精度、高密度的三維數據及高真實感的顏色數據。

本發明是這樣實現的，一種人體的三維成像方法，包括下述步驟：

步驟A，若干控制基站在接收到控制中心的采集指令后對人體進行編碼圖案投影，并同時采集從各自視角所觀察到的人體圖像信息，各控制基站再對各自的人體圖像信息進行深度計算，得到在各自局部坐標系下的三維幾何深度數據；

其中，所述若干控制基站之間互聯，且圍繞人體布設形成一個完全覆蓋人體的測量空間，每個控制基站均包括縱向設置的兩個三維傳感器，該兩個三維傳感器分別用于從該控制基站的視角獲取人體上下兩部分的三維幾何深度數據和紋理數據；

步驟B，各控制基站將三維幾何深度數據從各自的局部坐標系下變換到全局坐標系；

步驟C，各控制基站再對人體進行白光投影,然后采集從各自視角所觀察到的人體顏色的紋理數據，將紋理數據連同步驟B變換后的三維幾何深度數據一并發送至控制中心；

步驟D，控制中心接收各控制基站傳輸的全局坐標系下的三維幾何深度數據與其相對應的表面紋理數據,控制中心首先將各控制基站所采集的三維幾何深度數據進行拼接得到人體三維模型,再對所述人體整體模型去除冗余,得到融合后的人體三維模型；控制中心然后對各個控制基站所采集的所有人體顏色的相重疊部分的紋理數據加權運算，得到融合后的紋理數據；控制中心最后將融合后的人體三維模型與融合后的紋理數據進行一一對應關聯。

本發明所要解決的第二個技術問題在于提供一種人體的三維成像系統，包括：

若干控制基站，用于構造人體測量空間，在接收到控制中心的采集指令后對位于在人體測量空間的人體進行編碼圖案投影，并同時采集從各自視角所觀察到的人體圖像信息，各控制基站再對各自的人體圖像信息進行深度計算，得到在各自局部坐標系下的三維幾何深度數據；各控制基站然后將三維幾何深度數據從各自的局部坐標系下變換到全局坐標系；各控制基站再對人體進行白光投影,然后采集從各自視角所觀察到的人體顏色的紋理數據，將紋理數據連同變換后的三維幾何深度數據一并發送；其中，所述若干控制基站之間互聯，且圍繞人體布設形成一個人體測量空間，每個控制基站均包括縱向設置的兩個三維傳感器，該兩個三維傳感器分別用于從該控制基站的視角獲取人體上下兩部分的人體圖像信息和紋理數據；

控制中心，控制中心接收各控制基站傳輸的全局坐標系下的三維幾何深度數據與其相對應的表面紋理數據,控制中心首先將各控制基站所采集的三維幾何深度數據進行拼接得到人體三維模型,再對所述人體整體模型去除冗余,得到融合后的人體三維模型；控制中心然后對各個控制基站所采集的所有人體顏色的相重疊部分的紋理數據加權運算，得到融合后的紋理數據；控制中心最后將融合后的人體三維模型與融合后的紋理數據進行一一對應關聯。

本發明所要解決的第三個技術問題在于提供一種在如上所述的三維成像系統中實現多控制基站同時標定的方法，包括下述步驟：

步驟A01，用高分辨率數碼相機在多個不同的視角拍攝立體標靶獲得標靶圖像；所述立體標靶可覆蓋測量空間且表面粘貼有若干編碼標志點，每個標志點都有不同的編碼帶作為該為唯一性的標識；

步驟A02，對標靶圖像中的編碼標志點進行中心定位和解碼，根據每個編碼點不同的編碼值獲得其在不同視角圖像之間的對應關系和圖像坐標；

步驟A03，利用捆綁調整方法，每個不同編碼的世界坐標X_j在拍攝視角i下的重投影的圖像坐標為優化該重投影誤差，如下式所示：