基于光度立体法获取物体表面纹理的方法及摄影棚与流程

本发明涉及物体表面纹理提取技术领域，尤其涉及基于光度立体法获取物体表面纹理的方法及摄影棚。

背景技术：

物体表面特质信息在影视、动画、游戏、服装设计等领域中被广泛运用。目前，在扫描物体表面纹理时没有消除高光。

此外，目前在对物体进行多方向光照拍摄时，都为手动操作，使用不便。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题提供基于光度立体法获取物体表面纹理的方法及摄影棚。

本发明通过下述技术方案实现：

基于光度立体法获取物体表面纹理的方法，包括以下步骤；

步骤1，在同一位置，拍摄不同光照方向下物体的图片；在拍摄时使用光的偏振性消除灯光在物体表面产生的高光；

步骤2，根据图片生成三维的物体表面并提取相应的物理纹理。

进一步的，步骤1中，拍摄至少四张照片，每张照片的光照方向不同。

一种摄影棚，所述摄影棚可在实施上述基于光度立体法获取物体表面纹理的方法时，用于对物体进行拍照；

包括相机；

用于安装相机的相机支架；

灯箱，灯箱内设有光源，灯箱顶部有拍摄窗口。

进一步的，所述灯箱由至少四面灯板合围形成顶部和底部敞口的箱状结构，灯板的内表面上安装有至少一个光源，每面灯板可单控。

进一步的，所述灯板的内表面为斜面。

优选地，所述灯板为梯形板，灯板的底边长度大于顶边长度。

进一步的，摄影棚还包括框架体，所述灯箱底部与框架体的顶部相连；所述相机支架安装在框架体上；

所述相机支架上安装有相机夹具，所述相机夹具位于所述拍摄窗口的上方。

进一步的，每面灯板的光源外设有一层偏振膜，所述相机配有与所述偏振膜匹配的偏振镜。

进一步的，上述摄影棚还包括总控制器，所述灯箱和相机均与总控制器电连接。

进一步的，摄影棚还包括自动旋转器，所述自动旋转器与总控制器电连接；所述自动旋转器与偏振镜相连用于带动偏振镜旋转。

上述摄影棚的使用方法，包括以下步骤，

步骤一、将相机安装在灯箱顶部的拍摄窗口处，把物体放置在灯箱正下方；

步骤二、通过开/关不同灯板改变灯箱中光源的光照方向，每改变一次光照方向，拍摄一张照片；

按步骤二的方法前后拍摄两组照片，其中一组照片保留灯光在物体表面产生的高光；另一组照片拍摄时，利用光的偏振性消除灯光在物体表面产生的高光。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明发明方法在拍照时消除灯光在物体表面产生的高光，利于还原物体表面真实的特质信息；

2，本发明可全自动完成拍摄，自动化程度高，使用方便；降低人为因素对拍摄的照片的影响；

3，本发明在拍摄时前后拍摄两组照片，一组有保留高光，一组消除高光，然后用这两个结果相减即可得到真实的高光信息。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是实施例一中摄影棚的三维图；

图2是实施例一中摄影棚的仰视图；

图3是实施例一中灯箱的三维图；

图4是实施例一灯箱的仰视图；

图5是本发明中机架的三维图；

图6是实施例二中灯箱的三维图；

图7是实施例三中摄影棚的三维图；

图8是实施例四中摄影棚的三维图；

图9是自动旋转器的三维图；

图10是偏振镜安装在第一卡箍上时自动旋转器的俯视图；

图11是图10中a-a处的剖视图；

图12是实施例四灯箱的俯视图；

图13是图12中b-b处的剖视图；

图14是本发明方法拍摄的保留高光的照片；

图15是本发明方法拍摄的去高光的照片；

图16是本发明分离的高光示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

本发明公开的基于光度立体法获取物体表面纹理的方法，包括以下步骤；

步骤1，在同一位置，拍摄不同光照方向下物体的图片；在拍摄时使用光的偏振性消除灯光在物体表面产生的高光。

步骤1中拍摄至少四张照片，每张照片的光照方向不同，光照角度基本相同。

步骤2，根据图片生成三维的物体表面并提取相应的物理纹理。物体表面的物理纹理可用于三维软件的渲染器中，在三维软件中真实的还原该物体表面特质信息，从而在影视、动画、游戏、服装设计等领域中运用。

按照步骤1的方法前后拍摄两组照片，其中一组照片保留高光，另一组照片去除高光，将两组照片的结果相减获得物体表面真实的高光信息，可提取真实的控制反光的纹理。

实施例一

本实施例公开一种摄影棚，该摄影棚可在实施上述基于光度立体法获取物体表面纹理的方法时，用于对物体进行拍照。如图1、2所示，该摄影棚包括相机1、支架和灯箱2。

灯箱2内设有光源，灯箱2顶部有拍摄窗口21。如图5所示，支架包括框架体6和用于安装相机1的相机支架3。灯箱2底部与框架体6的顶部相连，相机支架3安装在框架体6上；相机支架3上安装有相机夹具4，相机夹具4位于拍摄窗口21的上方。相机1通过相机夹具安装在相机支架3上，相机1镜头朝下，通过拍摄窗口21拍摄灯箱2下方的物体。

如图3、4所示，灯箱2由至少四面灯板22合围形成顶部和底部敞口的箱状结构。顶部的敞口位于灯箱2顶部中央，作为相机1的拍摄口用，底部的敞口可用于通光。

灯板22的内表面为斜面，灯板22的内表面上安装有至少一个光源，使得光源的光倾斜向下照射。

本实施例中灯板22为梯形板，灯板22底边长度大于顶边长度。光源为led灯。本实施例中在led灯为水平设置的条形led灯23，每面灯板22上设有多个条形led灯23。在其他实施方式中，光源可为其它形状或类型。

灯板22的数量根据需要设置，每面灯板22可单控，以通过开启其中一面灯板22而改变光的照射方向。

以灯箱2由四面灯板围合构成为例，则框架体6选用为正方形铝合金架子。灯板22的底边长度与正方形铝合金架子的边长相当。灯箱2底部的四条边分别与框架体6顶部的其中一条边对应相连。

使用上述摄影棚对物体进行拍照的方法，

步骤一、把物体放置在灯箱2正下方；

步骤二、改变灯箱2中光源的光照方向，每改变一次光照方向，拍摄一张照片。拍摄照片的数量与灯板22的数量相同。本实施例中光照方向的改变通过开启其中一面灯板22，熄灭其余灯板22来实现。

实施例二

本实施例与实施例一或实施例二的区别在于：如图6所示，本实施例中灯箱2为矩形箱。灯箱2由至少四面矩形的灯板22合围形成顶部和底部敞口的箱状结构。

实施例三

为实现自动拍摄，如图7所示，本实施例中摄影棚还包括总控制器5，灯箱2通过信号线和电源线与总控制器5相连。总控制器5通过相机快门线与相机1相连，可实现自动拍照。

使用时，将需要扫描的物体放置在灯箱2的正下方，按下总控制器5上的拍摄按钮，总控制器5自动控制灯箱2的灯板22依次开关，并且在每面灯板22的led灯开启后，会同时触发相机1拍摄，直至每个方向的灯板22都开启过一次且完成了对应拍摄为止。

本实施例可自动完成拍摄，自动化程度高，使用方便；降低人为因素对拍摄的照片的影响。

实施例四

为在拍摄时消除高光，如图8所示，本实施例中摄影棚还包括偏振镜以及用于使偏振镜在相机1镜头前方旋转的自动旋转器7。

如图9、10所示，自动旋转器7包括安装基座、电机71、偏振镜、第一卡箍72和第二卡箍73。第二卡箍73和电机71与安装基座固接。

偏振镜包括同轴的偏振镜片81、第一外框82和第二外框83。第二外框83由第二卡箍73夹持固定，第一外框82的一端与第二外框83的一端转动连接；偏振镜片81固定安装在第一外框82内。

第一外框82由第一卡箍72夹持固定，第一卡箍72外表面设有齿，使第一卡箍72可作为带轮或齿轮用。电机71与第一卡箍72间设有传动机构，通过传动将电机71的动作传递给第一卡箍72，继而带动第一外框82、偏振镜片81同步旋转。传动机构可为齿轮或传动带等常规传动机构。电机71通过信号线和电源线与总控制器5电连接，以实现电机71的自动运行。

安装时，第二外框83同轴置于相机镜头前方，第二外框83位于相机镜头与偏振镜片81之间。

如图12、13所示，每面灯板22的光源外设有一层与偏振镜片81匹配的偏振膜9，用于改变灯光的方向。使得方向统一的光线（偏振光）与偏振镜片81作用来消除被偏振光所照亮的物体表面的高光。

本实施例中摄影棚的使用方法，将需要扫描的物体放置在灯箱2的正下方。

首先，拍摄第一组照片：此时，镜头前的偏振镜片81处于0度位置，此时镜头前偏振镜片81的偏振方向与灯箱中光源前偏振膜9的偏振方向一致，反射的光能通过偏振镜片81进入相机传感器，拍摄的照片保留了高光；

按下总控制器5上的拍摄按钮，总控制器5自动控制灯箱2的灯板22依次开关，并且在每面灯板22的led灯开启后，会同时触发相机1拍摄，如此完成第一组照片的拍摄；

随后，自动拍摄第二组照片：总控制器5自动控制自动旋转器7运行，使偏振镜片81在相机1镜头前方旋转至90度位置，总控制器5自动控制灯箱2的灯板22依次开关，并且在每面灯板22的led灯开启后，会同时触发相机1拍摄，如此完成第二组照片的拍摄；

拍摄第二组照片时，镜头前方的偏振镜片81的偏振方向与灯箱2中光源前偏振膜9的偏振方向呈90度交叉，反射的高光被阻挡不能进入相机传感器，拍摄的照片可消除高光；

第一组照片与第二组照片的拍摄无先后顺序，先消除高光或后消除高光不影响最终结果。

如图14、15、16所示，本实施例在拍摄时拍摄两组照片，一组有保留高光，一组消除高光，将两组照片的结果相减获得高光信息。

本发明可提取的物理纹理包含：物体本身的颜色（无阴影干扰），高度信息，表面方向信息、高光信息等。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。