一种人体三维扫描设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种人体三维扫描设备，包括支架、电机、多个图像采集装置、多个照明装置、控制器和外壳。支架、各图像采集装置、各照明装置均设于外壳内。支架包括环形设置的第一支架和至少两个纵向设置的第二支架，各第二支架沿第一支架的周向设置，第一支架上固接多个滑块，各滑块沿纵向一一对应、并可滑动地安装于各第二支架上，电机驱动各滑块沿第二支架纵向滑动。各图像采集装置沿周向设于第一支架的内侧。控制器分别与电机、各图像采集装置、各照明装置和计算机电连接。扫描速度快、且结构简单、成本低廉，适用于3D照相馆、影视游戏、增强现实、虚拟试衣、医学治疗、整形预测、人体体型参数测量等领域。
【专利说明】
一种人体三维扫描设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种三维扫描应用技术领域，具体涉及一种人体三维扫描设备。
【背景技术】
[0002]人体三维扫描主流技术可分为被动扫描和主动扫描两类方法。其中，主动三维扫描技术包括激光扫描、结构光扫描、飞行时间法(T0F，time-of-f I ight)等，现有的三维人体扫描系统，如美国的基于激光扫描原理的Cyberware，其精度高，但价格昂贵(二十多万美元)；基于白光条纹扫描的Mega3Pof InSpeck、深圳易尚三维人体扫描系统等，从多个视角对人体进行扫描，扫描时间快，5秒钟以内即可完成全身扫描，但色彩还原度一般，设备价格也比较高；西安交通大学研发的RDS Bodyscan人体扫描仪，速度快，精度较高，同样色彩还原度一般，且不可见红外波对人体有一定伤害，而其价格在百万人民币以上;Artec手持式三维扫描仪，其价格相对较低(十几万人民币)，但扫描时间长，被扫描的人需要保持某个姿势3?5分钟。
[0003]被动扫描方法不需要特殊的硬件支持，设备成本较低，扫描速度快，色彩信息还原度高，是被业内公认的人体三维扫描优选解决方案。如西安蒜泥科技的Visbody，其外形美观，采集时间短，建模效果中上，但其扫描框架有缺陷，精度不足，且价格昂贵；另如一种基于相机阵列的瞬时三维照相系统，在相机支架上安装多个相机，相机支架以360°环绕拍摄对象，此种方案可减少扫描时间，提高用户体验，但结构复杂，多个相机固定于相机支架上，为使拍摄角度更加全面，相机数量较多，投入成本较高。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在提供一种人体三维扫描设备，扫描速度快、且结构简单、成本低廉，适用于3D照相馆(3D打印人像、水晶内雕)、影视游戏、增强现实、虚拟试衣、医学治疗、整形预测、人体体型参数测量等领域。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供了一种人体三维扫描设备，包括支架、电机、多个图像采集装置、多个照明装置、控制器和外壳。
[0006]所述支架、各所述图像采集装置、各所述照明装置均设于所述外壳内。所述支架包括环形设置的第一支架和至少两个纵向设置的第二支架，各所述第二支架沿所述第一支架的周向设置，所述第一支架上固接多个滑块，各所述滑块沿纵向一一对应、并可滑动地安装于各所述第二支架上，所述电机驱动各所述滑块沿所述第二支架纵向滑动。各所述图像采集装置沿周向设于所述第一支架的内侧。
[0007]所述控制器分别与所述电机、各所述图像采集装置、各所述照明装置和计算机电连接，用于通过所述电机驱动所述滑块沿所述第二支架纵向滑动、控制各所述图像采集装置采集图像数据和各所述照明装置照明，并将采集数据传输至计算机。
[0008]扫描开始前，被扫描目标人物站在该扫描装置的中心，第二支架调节至最高或最低位置，参照环境通过控制器调整各照明装置的亮度;通过控制器调节各图像采集装置的参数，如快门速度、光圈、感光度等，以及各图像采集装置的取景角度和拍摄次数;并通过控制器设定第一支架的下降速度或上升速度。设置好参数后，通过控制器控制电机使第一支架通过滑块在第二支架上移动，在移动的同时控制图像采集装置多次同时采集图像，并通过控制器将所采集的图像传递给计算机，即完成人体扫描工作。
[0009]本实用新型提供的人体三维扫描设备，目标人物站在该扫描装置的中心，多个图像采集装置设于第一支架上，即沿目标人物的周向设置，扫描时，根据环境情况设置照明装置的亮度，通过控制器控制电机驱动滑块沿第二支架的纵向移动，即可通过控制器控制各图像采集装置沿第二支架的纵向移动，当各图像采集装置从第二支架的顶端移动至底端或从第二支架的底端移动至顶端，即可完成目标人物的整体扫描，该扫描结果为沿目标人物周向进行的多个角度的全面扫描，最终通过控制器将该扫描结果传输给计算机。该扫描装置的体积适中，且升降式设置使其整体结构简单、成本低廉，通过控制器可调节第一支架的升降速度，即扫描速度，当参数设定好后，该扫描装置可快速地完成人体扫描。
[0010]本实用新型提供的人体三维扫描设备，由于通过电机驱动使滑块带动设有图像采集装置的第一支架沿第二支架的纵向自上至下移动或自下至上移动，完成人体扫描，扫描速度较快，同时，该升降式的设置使得图像采集装置只需要一排即可，结构简单、操作方便，成本低廉，适用于3D照相馆(3D打印人像、水晶内雕)、影视游戏、增强现实、虚拟试衣、医学治疗、整形预测、人体体型参数测量等领域。
[0011 ]优选地，所述图像采集装置为多目相机。
[0012]优选地，所述照明装置沿所述第一支架的周向均匀设置，所述图像采集装置沿所述第一支架的周向设置。
[0013]优选地，所述第二支架为丝杠，所述滑块与所述丝杠啮合，所述丝杠在所述电机的驱动下转动，并带动所述滑块沿所述丝杠的纵向滑动。
[0014]优选地，所述滑块沿所述第二支架的纵向滑动范围为0-2m。
[0015]优选地，所述第二支架的数量为四个。
[0016]优选地，各所述图像采集装置均通过螺钉连接于所述第一支架上。
[0017]优选地，所述第一支架为中空钢管，所述滑块与所述中空钢管螺栓连接。
[0018]优选地，所述外壳的材质为背景布。
[0019]优选地，所述外壳的侧壁上设有门。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0021 ]图1是本实用新型实施例的人体三维扫描设备的结构示意图；
[0022]附图中，
[0023]I 支架
[0024]11第一支架
[0025]12第二支架
[0026]2 电机
[0027]3图像采集装置
[0028]4照明装置
[0029]5 外壳
[0030]6 门
【具体实施方式】
[0031]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0032]图1是本实用新型实施例的人体三维扫描设备的结构示意图，本实施例提供了一种人体三维扫描设备，包括支架1、电机2、多个图像采集装置3、多个照明装置4、控制器(图中未不出)和外壳5。
[0033]支架1、各图像采集装置3、各照明装置4均设于外壳5内。支架I包括环形设置的第一支架11和多个纵向设置的第二支架12，各第二支架12沿第一支架11的周向设置，第一支架11上固接多个滑块，各滑块沿纵向一一对应、并可滑动地安装于各第二支架12上，电机2驱动各滑块沿第二支架12纵向滑动。各图像采集装置3沿周向设于第一支架11的内侧。
[0034]控制器分别与电机2、各图像采集装置3、各照明装置4和计算机电连接，用于通过电机2驱动各滑块沿第二支架12纵向滑动、控制各图像采集装置3采集图像数据和各照明装置4照明，并将采集数据传输至计算机。其中，控制器可选为PLC或CPU，为节省篇幅，在此不再赘述。
[0035]扫描开始前，被扫描目标人物站在该扫描装置的中心，第二支架12调节至最高或最低位置，参照环境通过控制器调整各照明装置4的亮度;通过控制器调节各图像采集装置3的参数，如快门速度、光圈、感光度等，以及各图像采集装置3的取景角度和拍摄次数;并通过控制器设定第一支架11的下降速度或上升速度。设置好参数后，通过控制器控制各图像采集装置3同时采集图像，并通过控制器将所采集的图像传递给计算机，即完成人体扫描工作。
[0036]本实施例提供的人体三维扫描设备，目标人物站在该扫描装置的中心，多个图像采集装置3设于第一支架11上，即沿目标人物的周向设置，扫描时，根据环境情况设置照明装置4的亮度，通过控制器控制电机2驱动滑块沿第二支架12的纵向移动，即可通过控制器控制各图像采集装置3沿第二支架12纵向移动，当各图像采集装置3从第二支架12的顶端移动至底端或从第二支架12的底端移动至顶端，即可完成目标人物的整体扫描，该扫描结果为沿目标人物周向进行的多个角度的全面扫描，最终通过控制器将该扫描结果传输给计算机。该扫描装置的体积适中，且升降式设置使其整体结构简单、成本低廉，通过控制器可调节第一支架11的升降速度，即扫描速度，当参数设定好后，该扫描装置可快速地完成人体扫描。
[0037]本实施例提供的人体三维扫描设备，由于通过电机2驱动使滑块带动设有图像采集装置3的第一支架11沿第二支架12的纵向自上至下或自下至上移动，完成人体扫描，扫描速度较快，同时，该升降式的设置使得图像采集装置3只需要一排即可，结构简单、操作方便，成本低廉，适用于3D照相馆(3D打印人像、水晶内雕)、影视游戏、增强现实、虚拟试衣、医学治疗、整形预测、人体体型参数测量等领域。
[0038]对目标人物进行扫描时，图像采集装置3可随第一支架11沿纵向移动，可通过控制器控制使图像采集装置3沿纵向进行快速移动，即快速完成扫描，人体需保持在3-5秒不动，即可成功扫描。但是，由于人体面部的会因眨眼、微笑等面部表情会在短时间内发生细微的变化，可能会导致在拍摄人体的面部时，不同时间节点拍摄的图像不能完全吻合，因此，本实施例的人体三维扫描设备中，图像采集装置3选为多目相机，如图1所示，每个图像采集装置3均包括三个相机，在扫描前，调整各图像采集装置3上的三个相机的角度，位于最上方的相机向下倾斜一定的拍摄角度，位于中间位置的相机水平拍摄，位于最下方的相机上扬一定的拍摄角度。拍摄开始时，位于第一支架11上的所有图像采集装置3同时瞬间拍照，这样可保证一次性拍摄获取人体面部所有细节，不会因面部微动而造成误差，即可达到了高精度扫描的要求。
[0039]多个照明装置4的设置可在不同的环境条件下为扫描过程提供合适的光线，为使扫描结果更加清晰、准确，在扫描过程中各角度的光线的明暗程度均需均匀，因此，多个照明装置4沿第一支架11的周向均匀设置。同时，为了拍摄角度更全面，图像采集装置3沿第一支架11的周向设置。
[0040]控制器通过电机2驱动滑块沿第二支架12的纵向运动，本实施例中，第二支架12选为丝杠，滑块与第二支架12螺纹连接，电机2与第二支架12驱动连接，也就是说，当电机2同时驱动各第二支架12转动时，固接于第一支架11的各滑块会随着第二支架12的转动而沿第二支架12的纵向向上或向下运动，进而带动连接有图像采集装置3的第一支架11向上或向下运动。丝杠的选用可将第二支架12的回转运动转化为滑块的竖直方向的直线运动，结构简单，易于实现图像采集装置3的升降。
[0041 ]根据大众人体身高的设置，滑块沿第一支架12的纵向滑动范围为0-2m，加上相机的广角作用，扫描范围可满足人体扫描的需要，即便是身高为2.2m的目标人物，该扫描设备也可扫描完全。
[0042]第二支架12与滑块的作用主要是将回转运动转化为直线运动，同时支撑第一支架11和各图像采集装置3，负载不大，因此，考虑经济性与稳定性，第二支架12的数量优选为四个。
[0043]第一支架11的主要作用为带动图像采集装置3随滑块的升降而升降，不需要承受太大的力，因此本实施例中第一支架11选为中空钢管，各部件之间连接用的线材可以设于该中空钢管内，使得连接更规范、整洁。第一支架11通过螺栓连接于滑块上，螺栓连接便于拆装、经济性好。同样的，考虑便于拆装和经济性的因素，各图像采集装置3均通过螺钉连接于第一支架11上。
[0044]外壳5的材质为背景布，可以使扫描设备内光线更加均勾，同时，该外壳5的侧壁上设有门6，方便目标人物的进出。另外，当该人体三维扫描设备用于机场、商场等地时，在外壳5的外侧还可设有广告牌，如图片广告、电子屏广告牌等。
[0045]在实施例的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0046]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0047]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0048]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。
[0049]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种人体三维扫描设备，其特征在于，包括支架、电机、多个图像采集装置、多个照明装置、控制器和外壳； 所述支架、各所述图像采集装置、各所述照明装置均设于所述外壳内； 所述支架包括环形设置的第一支架和至少两个纵向设置的第二支架，各所述第二支架沿所述第一支架的周向设置，所述第一支架上固接多个滑块，各所述滑块沿纵向一一对应、并可滑动地安装于各所述第二支架上，所述电机驱动各所述滑块沿所述第二支架纵向滑动； 各所述图像采集装置沿周向设于所述第一支架的内侧； 所述控制器分别与所述电机、各所述图像采集装置、各所述照明装置和计算机电连接，用于通过所述电机驱动所述滑块沿所述第二支架纵向滑动、控制各所述图像采集装置采集图像数据和各所述照明装置照明，并将采集数据传输至计算机。2.根据权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述图像采集装置为多目相机。3.根据权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述照明装置沿所述第一支架的周向均匀设置，所述图像采集装置沿所述第一支架的周向设置。4.根据权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述第二支架为丝杠，所述滑块与所述丝杠啮合，所述丝杠在所述电机的驱动下转动，并带动所述滑块沿所述丝杠的纵向滑动。5.根据权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述滑块沿所述第二支架的纵向滑动范围为0-2m。6.根据权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述第二支架的数量为四个。7.根据权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，各所述图像采集装置均通过螺钉连接于所述第一支架上。8.根据权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述第一支架为中空钢管，所述滑块与所述中空钢管螺栓连接。9.根据权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述外壳的材质为背景布。10.根据权利要求1所述的人体三维扫描设备，其特征在于，所述外壳的侧壁上设有门。
【文档编号】G01B11/24GK205691074SQ201620626552
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月22日 公开号201620626552.8, CN 201620626552, CN 205691074 U, CN 205691074U, CN-U-205691074, CN201620626552, CN201620626552.8, CN205691074 U, CN205691074U
【发明人】师嘉麟, 秦建辉
【申请人】师嘉麟