[实用新型]一种人体三维扫描重建装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及三维重建技术领域，特别是涉及人体三维扫描的装置。

背景技术

计算机三维重建技术可以将现实中的物体转化为数字化模型，以便后续进一步的研究和处理。三维人体模型在动画制作、服装设计、工业等领域有着非常广泛的应用。目前，公知的人体三维重建方法主要是通过结构光、激光扫描设备，将人体的三维信息数字化。但是，上述方法中，激光扫描仪属于非接触式光学测量仪器，将激光（常采用低功率的可见光激光，如氦氖激光、半导体激光）射入扫描仪形成激光光束，并主动投射到物体表面，接受物体表面反射的信号进行测量，该仪器通常体积庞大，需搭建复杂的支架，激光对使用人员的眼睛也有一定危害；结构光扫描仪（例如德国GOM公司的ATOS三维扫描仪）通过光栅投影装置投影数幅特定编码的结构光到待测物体表面，成一定夹角的两个摄像头同步采得相应图像，然后对图象进行解码和相位计算，得到物体表面点的三维坐标，它受环境光影响较大，受物体表面颜色限制，不能测量黑色物体和反光物体。在使用前，两种扫描设备都需要标定，一旦装置位置移动，则需重新标定。此外结构光和激光设备价格昂贵，对使用人员的操作能力要求高。已有少数基于Kinect深度相机的扫描系统，但也存在着装置复杂、扫描结果需后期处理且生成的三维模型表面粗糙等情况，由于装置和后期处理的影响，扫描重建的速度较慢。

发明内容

为了克服现有的人体三维重建方法设备昂贵、操作复杂的不足, 本实用新型提供一种人体三维扫描重建装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型包括Kinect深度相机两台、固定杆、电动云台、计算机和USB数据线；所述固定杆相对于地面垂直设置；所述两台Kinect深度相机分别固定在固定杆的上下两处并通过USB数据线与计算机相连接；所述电动云台设置在固定杆的一侧，所述两台Kinect深度相机镜头朝向电动云台。

所述固定于固定杆上的两台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.3～0.8m和1.2～1.6m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.2～1.8m。

所述固定于固定杆上的两台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.5m和1.4m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.5m。

在本实用新型中，2台Kinect深度相机固定在固定杆上的高度可根据待三维扫描重建的人体高度进行调整，电动云台与固定杆之间的距离也可根据需要进行调整。同时应当根据采集精度要求设定初始化系统参数，每米采集点数可选为128、256、512、640个。

本实用新型装置构成合理、简洁，方法便捷，运用本实用新型可以快速地扫描得到人体的完整三维数据，成本低、操作简单、使用方便。

附图说明

图1是本实用新型一种具体实施方式的装置示意图，其中1-固定杆，2-Kinect深度相机，3-Kinect深度相机，4-电动云台，6-计算机，7-USB数据线，8-USB数据线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，它包括两台Kinect深度相机2、3，固定杆1、电动云台4、计算机6和USB数据线7、8。固定杆1相对于地面垂直设置；2台Kinect深度相机2和3固定在固定杆1的上，并通过USB数据线7和8与计算机6相连接；电动云台4设置在固定杆1的一侧；2台Kinect深度相机2和3镜头均朝向电动云台4；计算机6安装有数据采集处理系统。Kinect深度相机的有效拍摄距离为1.2m～3.5m。其深度数据的获取精度随拍摄距离的增加不断下降。而拍摄距离过近，则两台Kinect相机无法扫描到完整的人体。因此优选设置所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.2～1.8m。Kinect深度相机垂直方向可视角度为43°，相应距离下的单台Kinect深度相机垂直方向可拍摄的人体高度范围为0.94m～1.42m，所述固定于固定杆上的2台Kinect深度相机离地面的高度分别优选设置为0.3～0.8m和1.2～1.6m。

考虑拍摄过程中两台Kinect深度相机采样得到的人体数据需要保证一定范围的重叠，且人体的通常高度不超过1.9m，并考虑电动云台的高度，更优选地设置为：所述固定于固定杆上的2台Kinect深度相机离地面的高度分别为0.5m和1.4m，所述电动云台的中心离固定杆的距离为1.5m。此时，两台Kinect深度相机能扫描的高度为2.36m，去除重叠部分以及电动云台高度，能扫描的人体最大高度为2.0m。

本实用新型所涉及的数据采集处理系统采用现有的软件，其由采集和拼接两个模块组成。软件启动后，首先对系统参数进行初始化，设定采集的频率、分辨率、扫描精度等参数，随后两台Kinect深度相机同时开始运作，分别扫描人体上下两部分，生成人体的上下两片点云数据；其后，首先对两片点云进行去噪等预处理，然后利用标定结果和迭代最近点拼接方法，对两片点云进行拼接（配准），最终得到人体的完整点云数据。