[發明專利]一種全景人體三維掃描及虛擬重建方法

在審

• 申請號: 201810559548.8
• 申請日: 2018-06-02
• 公開（公告）號: CN108776988A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 高一強;馮寶
• 申請（專利權）人: 侯麗華
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種三維掃描方法，尤其涉及一種全景人體三維掃描及虛擬重建方法。本發明要解決的技術問題是提供一種只需要單個攝像頭就能夠對人體進行三維掃描、可以將掃描后的人體數據實現虛擬重建、對設備要求較低的基于單目視頻全景人體三維掃描及虛擬重建方法。為了解決上述技術問題，本發明提供了這樣一種全景人體三維掃描及虛擬重建方法，實施設備包括攝像頭、環形導軌支架、計算機、支桿和底座。本發明對人體掃描是非入侵式的，系統便宜簡單，充分利用了現有的數據庫，簡化了數據采集的過程，將大多部分工作轉移到與數據庫的對比和匹配上，可以完全交給計算機輔助完成。

技術領域

本發明涉及一種三維掃描方法，尤其涉及一種全景人體三維掃描及虛擬重建方法。

背景技術

國際上常用的人體掃描儀有Telmat的SYMCAD、TurboFlash/3D、TC2-3T6等，但是目前三維人體測量產品價位較高，一套系統售價在幾百萬以上，需要對個攝像頭，對設備要求高，因此亟需研發一種只需要單個攝像頭就能夠對人體進行三維掃描、可以將掃描后的人體數據實現虛擬重建、對設備要求較低的基于單目視頻全景人體三維掃描及虛擬重建方法。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明為了克服目前三維人體測量產品價位較高、需要對個攝像頭、對設備要求高的缺點，本發明要解決的技術問題是提供一種只需要單個攝像頭就能夠對人體進行三維掃描、可以將掃描后的人體數據實現虛擬重建、對設備要求較低的基于單目視頻全景人體三維掃描及虛擬重建方法。

(2)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了這樣一種全景人體三維掃描及虛擬重建方法，實施設備包括攝像頭、環形導軌支架、計算機、支桿和底座，攝像頭與計算機相連，計算機與人體運動三維姿態數據庫聯通，可以進行數據交互，攝像頭裝有環形導軌支架，環形導軌支架下部安裝有支桿，支架底端安裝有底座，攝像頭可以圍繞人體360°拍攝，然后將采集到的人體輪廓數據輸入計算機，通過函數算法與數據庫內的數據進行匹配，完成各種虛擬三維重建。

優選地，環形導軌支架采用硬質合金鋼。

優選地，攝像頭與水平面的夾角為-45度。

工作原理：攝像頭與計算機相連，計算機與人體運動三維姿態數據庫聯通，可以進行數據交互，攝像頭裝有環形導軌支架，環形導軌支架下部安裝有支桿，支架底端安裝有底座，攝像頭可以圍繞人體360°拍攝，然后將采集到的人體輪廓信息作為圖像匹配的數據源從數據庫中檢索三維運動數據，通過分析多種人體輪廓特征的表達方式，例如放射不變量、輪廓簽名、傅里葉描繪、形狀上下文等，設計組合特征輪廓表達方式，實現了基于數據庫的人體虛擬三維重建過程。

總的流程可分為5部分，人體外形和動作的采集，人體全景優化，人體特征提取，與數據庫中的數據進行匹配，從中選取三維姿態，最終完成三維重建。

攝像頭360°對人體進行拍攝，完成人體外形和動作的采集。

優化過程首先需要建立一個模型，建模的過程是一個構建相似函數的過程，在這個過程中需要考慮相機的位置參數、圖像描繪參數和物理約束等諸多因素，建模的目的在于在給定的參數條件下，構建一個相似性函數，函數的參數包括人體形態參數、身體形狀和外形參數，而且通常會有一個函數在給定的參數下來表述人體在圖像區域中的姿態，原始輸入的視頻通常也不是直接使用的，它被描述成邊緣、色彩區域和陰影等信息，然后匹配一個函數來匹配視頻輸入和人體模型的姿態，來評估模型和視頻輸入的匹配程度。