[发明专利]基于移动设备的三维扫描装置及其三维重建方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体地讲，涉及一种基于移动设备的三维扫描装置及其三维重建方法。

背景技术

随着智能移动设备的广泛应用，其内嵌的照相机和传感器也越来越丰富，其中，智能移动设备的照相机主要用于拍摄和视频通话。然而，随着三维技术的发展，通过视觉技术获取目标对象的三维信息也越来越受到关注。

智能移动设备可以被看作是一个微型的计算机，其具有计算机所具备的大部分功能，且通常会设置至少一个照相机。相对于最为常用的结构光三维扫描装置，如果将智能移动设备配置一个投影仪，就可组成一个三维扫描装置。然而，由于现有的投影仪体积较大、成本较高，所以无法应用在智能移动设备上。因此，为了在智能移动设备上实现三维扫描，现有的唯一方法是基于光度学的三维重建方法。所谓光度学三维重建方法，是指利用多个光源从不同角度照射目标对象，利用单一照相机获取每一个光源下的目标对象的图像，通过分析目标对象表面阴影的变化，恢复出目标对象表面的法向信息，进而实现三维重建。

中国专利申请号CN201210224497.6提出了一种基于移动设备的三维重建方法，具体是：将具有高亮度的手机屏幕转化成为多个不同位置的光源，物体在黑暗的环境下，利用手机的摄像头拍摄得到处于每一个光源下的图像。然后将多幅图像通过光度立体算法进行分析计算，得到物体表面的深度值信息。最后根据这些深度值信息，将物体对应的模型创建出来。

然而，中国专利申请号CN201210224497.6提出的基于移动设备的三维重建方法的缺点包括：一、手机屏幕本身的亮度较弱，为了保证照射到物体上的光有足够的亮度，只能使得手机屏幕与物体保持较近的距离，因此无法实现较远距离的物体的三维重建；二、现有的光度学三维重建方法通常是基于平行光源或者点光源照射模型建立的，而将手机屏幕划分成若干光源区域的近似光源方法不符合这种常规的模型，因此难以获得较好的三维重建效果。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够实现高精度、远距离的三维扫描的基于移动设备的三维扫描装置及其三维重建方法。

根据本发明的一方面，提供了一种基于移动设备的三维扫描装置，包括：移动设备，具有朝向待拍摄的物体的图像获取模块；照明设备，包括多个朝向待拍摄的物体的光源模块，并且通过连接移动设备的数据接口与移动设备进行数据传输；其中，所述移动设备控制所述图像获取模块获取待拍摄的物体处在每个光源模块照射下的图像。

进一步地，所述照明设备还包括座台，其中，所述多个光源模块分别设置在座台的不同位置。

进一步地，所述移动设备的底部设置有数据接口，其中，所述照明设备通过连接所述数据接口与所述移动设备进行数据传输。

进一步地，所述座台包括座体及分别设置在座体两侧端的凸台，其中，所述座体和所述凸台中均设置至少一个光源模块。

进一步地，所述座体上设置有与移动设备的数据接口对应的数据插头，其中，所述移动设备通过数据接口和数据插头的配合连接来控制所述光源模块的亮灭状态。

进一步地，所述光源模块为LED灯。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的三维扫描装置的三维重建方法，其中，所述三维重建方法包括：标定所述图像获取模块的内参数；标定每个光源模块的照射方向；移动设备控制所述图像获取模块获取待拍摄的物体处于每个光源模块照射下的图像；移动设备计算出每幅图像中每个像素点的三维法向以得到三维法向场，并对得到的三维法向场进行积分以获得待拍摄的物体的三维模型。

根据本发明的基于移动设备的三维扫描装置及其三维重建方法，可实现高精度三维扫描及远距离的三维扫描，并且结构简单、成本降低。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的实施例的基于移动设备的三维扫描装置的结构示意图。

图2是根据本发明的实施例的基于移动设备的三维扫描装置的三维重建方法的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。