[發明專利]一種三維人體掃描非剛性重建和測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201811305010.0
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109523635B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 朱繼;楊少毅;褚智威
• 申請（專利權）人: 深圳蒜泥科技投資管理合伙企業（有限合伙）
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 西安智萃知識產權代理有限公司 61221
• 代理人: 張蓓

本發明涉及一種三維人體掃描非剛性重建和測量方法及裝置，包括多臺深度相機、相機固定桿、液晶顯示屏、微處理器，其特征在于，多臺深度相機沿豎向均勻分布在相機固定桿上的一側，液晶顯示屏設置在相機固定桿的另一側，且深度相機、液晶顯示屏朝向相同；深度相機與微處理器交互式連接，液晶顯示屏與微處理器的信號輸出端連接。本發明的三維人體掃描非剛性重建裝置無需導軌，多臺相機固定于相機固定桿的相機槽內，多臺相機同時拍攝即可實現人體拍攝范圍的覆蓋；且無需轉臺，減小三維人體掃描裝置的占地面積。本發明的三維人體掃描非剛性重建方法，無需轉臺，掃描的人體對象徒步旋轉360度，旋轉的速度可自行控制，降低掃描設備成本，提高戶使用靈活性。

技術領域

本發明涉及計算機圖形學技術領域，具體地，涉及一種三維人體掃描非剛性重建測量的方法及裝置。

背景技術

隨著計算機三維重建技術的日益成熟，很多傳統行業如健身行業、服裝行業都期望可以更加智能、快速的獲得人體的三維模型數據?，F有的基于多相機陣列的人體掃描設備雖然精度很高，但是結構復雜，占地面積較大，而且成本十分高昂。而現有的基于單臺深度相機三維人體重建技術具有兩大局限性：一是單臺相機的拍攝范圍有限，在一定的工作距離內，需要借助導軌等裝置進行度多空間位置的多次拍攝，才能覆蓋全部人體；二是現有的掃描技術多采用剛性重建方法，需要配合剛性轉臺實現人體三維掃描，掃描時間較長，同時要求掃描的人體在掃描過程中要保持靜止狀態，這無疑增加了設備成本，降低了實際使用的靈活性。

無論是健身行業的體型追蹤還是服裝行業的衣物定制，都要求精準測量人體關鍵部位的維度信息。通過三維掃描重建技術得到三維人體模型后，可以進一步測量維度信息。傳統的利用三維軟件在人體模型上測量維度的方法需要人工手動選取關鍵點的位置，調整測量圈的方向，效率很低。

發明內容

針對現有的人體三維重建設備昂貴、操作復雜、使用靈活性差以及人體維度測量方法的低效問題,本發明提供一種三維人體掃描非剛性重建和測量方法及裝置，本發明無需使用剛性轉臺或導軌，部署方便且使用靈活，且能夠快速實現人體維度的自動測量。

一種三維人體掃描非剛性重建和測量方法，包括以下步驟:

步驟1：獲取初始幀深度圖像，并利用Marching?Cube算法生成初始化的立體三角網格模型；

步驟2：計算所述初始化的立體三角網格模型的蒙皮權重；

步驟3：獲取當前幀深度圖像和當前幀RGB圖像，從當前幀深度圖像和當前幀RGB圖像中提取人體骨架信息和人體輪廓信息，并建立最優化模型；根據最優化模型計算當前幀與初始幀之間的人體非剛性變換系數；

步驟4：利用所述非剛性變換系數，將當前幀深度圖像逆變換到立體三角網格模型的坐標空間中，并利用TSDF算法將初始幀深度圖像與當前幀深度圖像的深度信息融合；

步驟5：重復步驟4和步驟5，將多幀深度圖像進行融合后生成最終的人體三維模型。

所述的三維人體掃描非剛性重建和測量方法，所述步驟1包括以下具體步驟：

步驟1.1：獲取3臺深度相機拍攝的深度圖像，并將同一時間拍攝的3張深度圖片拼接在一起，組成拼接深度圖像；

步驟1.2：根據所述拼接深度圖像實時監測人體骨架，并根據人體骨架姿勢獲取初始幀深度圖像；

步驟1.3：將所述初始幀深度圖像映射為三維空間的點云數據，并根據MarchingCube算法計算得到初始化的立體三角網格模型。

所述的三維人體掃描非剛性重建和測量方法，所述步驟2的具體步驟為：

步驟2.1：計算所述初始幀深度圖像中的骨架位置，并在所述初始化的立體三角網格模型上均勻采樣出用于建模人體進行非剛性變換的采樣點x_i,i∈[1,M]，其中M為采樣點的個數；