三维全彩在线打印扫描系统及其方法与流程

本发明涉及三维对象扫描及在线建构的技术，特别涉及一种三维全彩在线打印扫描系统及其方法。

背景技术：

随着科技进步，以往的二维(2d)扫描与打印已无法满足使用者的需求。目前的三维(3d)扫描与打印，可将立体对象透过扫描分析以产生对应的三维模型，然后，通过三维对象成型设备可产出与立体对象相同或相似的三维对象。

在现行的三维对象成型技术中，在立体对象扫描后，扫描得到的数据被传送至打印端或打印厂商的三维模型成型设备中进行分析运算，以建构出三维模型图像，最后，再依建构出的三维模型图像来重新体现所扫描的立体对象。详细来说，现行三维对象成型技术中，通常先对立体对象进行扫描，经解析后会产生对应所述立体对象的数个对象数据，这些对象数据会传送至三维对象成型设备，由所述三维对象成型设备进行三维模型的建构及后续三维对象的重建。上述的步骤简单可分为扫描与打印，即用户利用一扫描设备与平台完成立体对象扫描后，需更换另一三维模型成型设备与平台来进行三维模型的建构及重建。

因此，在现有技术中，使用者不仅需经繁琐的平台与设备切换步骤以及较长的成型时间，且无法立即知道三维模型的建构状态，对于使用者而言有使用上的不便。

再者，目前三维扫描的目的是欲将立体对象进行三维打印，藉此产出与立体对象相符的三维对象。然而，所产出的三维扫描与三维打印若能与其他应用相结合，将可提供三维打印更多效益与应用面，进而使三维扫描与打印技术有更广泛的边际效益。

因此，本发明之目的，即在提供一种新的三维对象扫描及在线建构的系统及方法，可以整合对象扫描、云端建构与实时在线打印，以期解决现有技术中存在的上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新的维对象扫描及在线建构的系统及方法，可以整合三维扫描与在线三维打印技术，通过用户端与扫描打印平台间实时传输与回馈，以提供实时性且多用途的三维全彩在线打印扫描系统及其方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种三维全彩在线打印扫描系统，包括：一用户装置；一云端处理平台，所述云端处理平台与所述用户装置网络联机；一侦测单元，用以自动侦测所述用户装置是否设置有一三维影像捕获设备；一用户界面，所述用户界面分别与所述 用户装置及所述云端处理平台网络联机，并包括：一扫描单元，若所述侦测单元判定所述用户装置设置有所述三维影像捕获设备，由所述扫描单元使所述三维影像捕获设备对一对象进行扫描，获得一三维对象数据；一传输单元，用于将所述三维对象数据上传至所述云端处理平台，所述云端处理平台重构所述三维对象数据而获得一三维图像数据，并将所述三维图像数据回传至所述用户界面，并且，所述云端处理平台包括一反馈单元，用于传送所述三维图像数据，所述反馈单元可将所述三维图像数据回传至所述用户界面，用于使一用户进行检视或编辑，用户通过因特网联机至用户界面以对所述三维图像数据进行编辑、合成等后制，如换装、换肤色等，如此将会变更三维图像数据原本的数据，将编辑后的三维图像数据通过用户界面的操作分别储存于所述用户装置及所述云端处理平台；以及，一在线打印装置，与所述用户界面及所述云端处理平台网络联机，用于接收所述三维图像数据及所述用户界面传送的一打印指示并打印对应所述对象的一三维模型。

在本发明一实施例中，所述三维对象数据包括：三维图片、对象位、对象区块或对象代码。且所述用户装置利用内建三维影像捕获设备或与外部联机的可携式三维扫描仪，用以取得所述三维对象数据。

在本发明一实施例中，所述侦测单元为一安装于所述用户装置的一侦测软件。

在本发明一实施例中，所述侦测单元为一所述用户界面提供的一侦测附加组件、插件或扩充组件。

在本发明一实施例中，所述三维对象数据为一点数据图像数据或一ply、obj格式的三维图像。

在本发明一实施例中，所述用户界面为一因特网页面。用户通过一互动单元以控制所述三维图像数据的大小缩放或视角改变。

在本发明一实施例中，所述三维图像数据在回传至所述用户界面的同时同步储存于所述用户装置。

在本发明一实施例中，用户界面还包括一编辑单元，用以对所述三维图像数据进行修改与编辑。

本发明另一目的在于提供一种三维全彩在线打印扫描方法，包含下列步骤：提供一用户装置与一侦测单元，所述用户装置连接至一用户界面，所述侦测单元用以自动侦测所述用户装置是否设置有一三维影像捕获设备；若是，则所述用户界面调用所述三维影像捕获设备对一对象进行扫描，得到一三维对象数据；将所述三维对象数据上传至一云端处理平 台，所述云端处理平台根据所述三维对象数据重构一三维图像数据，并将所述三维图像数据实时传送至所述用户界面；以及，由所述用户界面分别传送打印指示至一在线打印装置与所述云端处理平台，使所述云端处理平台同步传送所述三维图像数据至所述在线打印装置以对应成型所述对象的一三维模型。

在本发明一实施例中，所述三维图像数据传送至所述用户界面后，一用户在所述用户界面编辑所述三维图像数据，并分别将编辑后的所述三维图像数据储存于所述用户装置与所述云端处理平台。

在本发明一实施例中，所述用户界面还包括一感知运算单元，用以在对所述对象进行扫描时同步进行分析，以取得所述三维对象数据。

相较于现有技术，在本发明所述的三维全彩在线打印扫描系统及其方法中，侦测单元可自动侦测用户装置是否设置有一三维影像捕获设备，并实时将三维影像捕获设备(或三维扫描仪)所扫描的内容传送至云端处理平台，以进行三维图像的建构，完成三维图像后反馈至客户端供使用者检视并编辑三维图像，确认三维图像无误后即可进行在线全彩三维打印。如此，本发明所述的三维全彩在线打印扫描系统及其方法通过所述用户界面整合三维扫描、三维图像云端处理及在线全彩三维打印的功能，用户无须再切换软件或使用平台，即可完成立体对象的扫瞄、图像处理与三维打印。因此，不论是个人用途使用或是商业行为，整合上述功能的用户界面会带来相当大的使用帮助。

附图说明

图1为本发明三维全彩在线打印扫描系统的系统架构示意图；

图2为本发明三维全彩在线打印扫描系统的三维影像捕获设备具体实施例的示意图；

图3为本发明三维全彩在线打印扫描方法的流程示意图；

图4为本发明三维全彩在线打印扫描方法的三维影像捕获设备的扫描流程示意图；

图5为本发明三维全彩在线打印扫描方法的在线打印流程示意图；其中：

1—三维全彩在线打印扫描系统；

10—用户装置、11—三维影像捕获设备；

20—用户界面、21—扫描单元、22—传输单元、23—编辑单元、24—感知运算单元；

30—云端处理平台、31—回馈单元、32—接收单元、33—储存单元、34—处理单元；

40—在线打印装置；

50—侦测单元；

100—对象、200—三维模型、a—用户。

具体实施方式

以下，结合具体实施方式，对本发明的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本发明，而非对本发明的限制。

请参阅图1，图1所示的是本发明所述的三维全彩在线打印扫描系统的系统架构示意图。所述三维全彩在线打印扫描系统1的组成基本上包括：一用户装置10；一云端处理平台30，所述云端处理平台30与所述用户装置10网络联机；一侦测单元50，用以自动侦测所述用户装置10是否设置有一三维影像捕获设备11；一用户界面20，所述用户界面20分别与所述用户装置10及所述云端处理平台30网络联机；其中，所述用户界面包括：一扫描单元21，若所述侦测单元50判定所述用户装置10设置有所述三维影像捕获设备11，则由所述扫描单元21使所述三维影像捕获设备11对一对象100进行扫描，获得一三维对象数据；一传输单元22，将所述三维对象数据上传至所述云端处理平台30，所述云端处理平台30重构所述三维对象数据后得到一三维图像数据，并将所述三维图像数据回传至所述用户界面20；其中，所述云端处理平台30包括一反馈单元31，用于传送所述三维图像数据，所述反馈单元31可将所述三维图像数据回传至所述用户界面20，以供一使用者进行检视或编辑，用户通过因特网联机至用户界面20对所述三维图像数据进行编辑、合成等后制，如换装、换肤色等，如此将会变更三维图像数据原本的数据，将编辑后的三维图像数据通过用户界面20的操作分别储存于所述用户装置10及所述云端处理平台30；以及一在线打印装置40，所述在线打印装置40与所述用户界面20及所述云端处理平台网络30联机，用以接收所述三维图像数据及所述用户界面20传送的一打印指示，并打印对应所述对象的一三维模型200。

所述用户装置10可为一桌面计算机、笔记本电脑、平板计算机、智能型手机等可内建三维影像捕获设备11(或三维扫描仪)的电子设备，但不限于此。所述用户装置10除了通过因特网与所述用户界面20进行网络联机，还通过因特网与云端处理平台30进行网络联机。在本实施例中，所述用户装置10是用于取得并实时传送所述对象的三维对象数据的电子设备。

其中，所述侦测单元50可以是一安装于所述用户装置10的一侦测软件，例如为所述三维影像捕获设备11的侦测软件。

在本发明其他实施例中，所述侦测单元50可以是一所述用户界面20提供的一侦测附 加组件、插件或扩充组件。

在本实施例中，以侦测单元50作为所述三维影像捕获设备11的侦测软件为例示性说明。用户须在所述用户装置10内先安装好三维影像捕获设备11的侦测单元50，并通过因特网联机进入所述用户界面20。安装好侦测单元50后开启所述侦测单元50，所述侦测单元50会自动侦测所述用户装置10内是否有所述三维影像捕获设备11。在启动三维影像捕获设备11的侦测时，所述侦测单元50使用一querydeviceinfo指令，所述指令发出后进行检查并会回馈一deviceinfo报告，所述deviceinfo报告包括一devicemodel组成变量，所述devicemodel组成变量中包括所有所侦测到的三维影像捕获设备11的型号。如果没有侦测到，就提示使用者没有发现三维影像捕获设备11；如果有侦测到，用户就可以操作所述用户界面20通过扫描单元21调用三维影像捕获设备11进行扫描。

请继续参阅图1和图2。具体来说，所述三维对象数据是表示实体对象通过例如三维影像捕获设备11以侦测并分析现实世界中真实物体或环境的几何构造或外观，像是颜色、形状或表面曲线等所撷取到的资料。在本发明一实施例中，若要对用户的头像进行扫描时，将三维影像捕获设备11面对用户a，以三维感知使用者a的头部，并认知脸部特征，如眼睛，嘴，鼻子，额头和下巴等。利用三维影像捕获设备11的感知计算，分析脸部正面，通过2d检测和复数标志点，包括眼，口，鼻等。并支持真实3d人脸检测以及侧倾、俯仰、和脸部的偏转标志点。可以识别脸部的所有范围，并能在单一面上识别脸部的特征位置，并进一步可识别头部姿势、表情识别和情绪，如愤怒、惊讶和沮丧等。扫描完成后，会生成ply格式或obj格式的三维对象数据，且所述三维对象数据为包括三维图片、对象位、对象区块或对象代码的点数据的图像数据。

所述云端处理平台30可通过因特网与用户装置10进行网络联机，传输单元22可以将扫描后的三维对象数据传到所述云端处理平台30。所述云端处理平台30包括接收单元32、储存单元33、处理单元34以及反馈单元31。接收单元32是用于接收来自用户界面20所传送的三维对象数据，所述三维对象数据会被储存于储存单元33中以等待后续三维对象的建构。处理单元34是用于根据对象所产生的三维对象数据进行重新建构以形成重构的三维图像数据。此外，由于可能多个用户装置10将其所取得的三维对象数据上传至云端处理平台30，因此，处理单元34将不同的用户装置10以及各用户装置10所上传的对象的多个三维对象数据进行分类与储存，进而分别得到重构的三维图像数据。

反馈单元31可用于将所述三维图像数据实时传送至用户界面20，并且所述三维图像 数据回传至所述用户界面20时会同步储存于所述用户装置10。这样，用户可通过所述用户界面20实时观看建构中的三维对象的平面图像，也即所述三维对象的建构状态。换言之，用户可通过所述用户界面20实时观看建构中的三维对象的某些特定平面图像，也可以实时确认所述三维图像数据是否正确。

在本发明的其他实施例中，所述用户界面20还可以包括一编辑单元23，用以对所述三维图像数据进行修改。用户可以通过所述用户界面20浏览、修改、编辑、合成以修改一些三维图像数据的数据参数，使三维图像数据所呈现的图形看上去更逼真。举例来说，若所述对象100是一三维人偶，使用者可将其的脸部照片贴图于三维人偶的脸部，可呈现具有使用者脸部照片的三维人偶。另外，用户可通过所述用户界面20的一互动单元(未图标)来调整控制三维图像数据的大小缩放及/或视角改变等，并在云端处理平台30与用户装置10同步储存编辑后的三维图像数据。

由此可知，通过上述方式，将用户利用所述用户装置10执行扫描后的三维对象数据上传至云端处理平台30，云端处理平台30接收到三维对象数据后，会自动计算重构三维对象数据，待重构完成后得到三维图像数据，自动将三维图像数据传回至用户所在的用户界面20，用户通过用户界面20就能看到完整的三维图像数据，达到双向截取数据的功效。

接着，用户可以选择将三维对象数据传入到云端处理平台30进行储存，或能在用户界面20进行查看或编辑或选择打印。用户通过所述用户界面20分别传送打印指示至所述在线打印装置40与所述云端处理平台30，使所述云端处理平台30将所述三维图像数据同步传送至所述在线打印装置40以对应成型所述对象的三维模型200。

请参阅图3，图3所示的是本发明三维全彩在线打印扫描方法的流程示意图。所述三维全彩在线打印扫描方法基本上包括下列步骤：s01：提供一用户装置与一侦测单元，所述用户装置连接至一用户界面，所述侦测单元用以自动侦测所述用户装置是否设置有一三维影像捕获设备；s02：若是，则所述用户界面调用所述三维影像捕获设备对一对象进行扫描，获得一三维对象数据；s03：将所述三维对象数据上传至一云端处理平台，所述云端处理平台根据所述三维对象数据重构一三维图像数据，并将所述三维图像数据实时传送至所述用户界面；以及s04：由所述用户界面分别向一在线打印装置及所述云端处理平台传送打印指示，使所述云端处理平台将所述三维图像数据同步传送至所述在线打印装置以对应成型所述对象的一三维模型。

如图3及图4所示，其中，图4所示的是本发明三维全彩在线打印扫描方法的三维影 像捕获设备的扫描流程示意图。在步骤s01中，所述侦测单元可以是一安装于所述用户装置的一侦测软件，例如为所述三维影像捕获设备的侦测软件。或在其他实施例中，所述侦测单元可是一所述用户界面提供的一侦测附加组件、插件或扩充组件。在一实施例中，用户在用户装置中安装所述侦测单元(如为所述三维影像捕获设备的侦测软件)。在另一实施例中，所述用户界面可以是一因特网页面，所述侦测单元可由用户界面下载而得。或在其他实施例中，所述侦测单元为三维影像捕获设备的驱动侦测软件安装至用户装置而得，但不以此为限。

步骤s01更包括以下子步骤，如图4中步骤s011所示，取得所述侦测单元。其中取得侦测单元的手段包括安装/下载侦测单元所属软件或同意启用用户界面所提供的侦测单元附加组件或扩充功能。其后，进入步骤s012，所述侦测单元会自动侦测所述用户装置是否设置有所述三维影像捕获设备；若侦测到所述用户装置未设置所述三维影像捕获设备，进行步骤s013，提示用户在所述用户装置未发现三维影像捕获设备。反之，若侦测到所述用户装置已设置所述三维影像捕获设备，则进入步骤s02中。

步骤s02更包括以下子步骤，如图4中步骤s021所示，用户即可进行所述对象的三维扫描。利用内建三维影像捕获设备或与外部联机的可携式三维扫描仪，经三维扫描后以取得所述对象的三维对象数据，如图4的步骤s025所示。扫描完成后，会生成ply格式的三维对象数据，且所述三维对象数据为包括三维图片、对象位、对象区块或对象代码的点数据图像数据。

在本发明一实施例中，所述用户界面还包括一感知运算单元24(请见图1)，用以在对所述对象进行扫描时同步进行分析以取得所述三维对象数据。即，若要用户的头像进行扫描时，将三维影像捕获设备面对用户，以三维感知使用者的头部，并认知脸部特征，如眼睛，嘴，鼻子，额头和下巴等。使用三维影像捕获设备的感知计算，分析脸部正面，通过2d检测和复数标志点，包括眼，口，鼻等。并支持真实3d人脸检测以及侧倾、俯仰、和脸部的偏转标志点。可以识别脸部的所有范围，并能在单一面上识别脸部的特征位置，并进一步可识别头部姿势、表情识别和情绪，如愤怒、惊讶和沮丧。

取得所述三维对象数据后，用户可通过所述用户界面将所述三维对象数据上传至所述云端处理平台，所述云端处理平台包括接收单元、储存单元、处理单元以及反馈单元。接收单元是用于接收来自用户界面所传送的三维对象数据，所述三维对象数据会被储存于储存单元中以等待后续三维对象的建构。处理单元是用于根据对象所产生的三维对象数据进 行建构以形成建构中三维图像数据，后续并由所述云端处理平台的一反馈单元将所述三维图像数据实时传送至所述用户界面。

如图5所示，图5所示的是本发明三维全彩在线打印扫描方法的在线打印流程示意图。其中，步骤s04更包括以下子步骤，如图中步骤s041所示，用户登入用户界面后，所述三维图像数据传送至所述用户界面，用户从用户界面可查看云端处理平台传送至用户界面的至少一三维图像数据，如步骤s042所示。并可在所述用户界面编辑所述三维图像数据，之后分别将编辑后的所述三维图像数据储存于所述用户装置及所述云端处理平台。若登入失败则进入步骤s043，用户界面会提示用户账号密码以进行重新登入。就单一相同对象而言，云端处理平台储存有原始三维图像数据与使用者编辑后的三维图像数据，而使用者编辑后的三维图像数据又可分为贴图修改、大小缩放及/或视角改变等修改方式编辑后的三维图像数据。随后，如步骤s044所示，用户装置端的用户观看并选取其中一三维图像数据后，点选用户界面上的打印模式选单用以进行步骤s045，并通过因特网联机至外接的三维打印设备以打印出对应所述对象的三维模型。

综上所述，本发明所述的三维全彩在线打印扫描系统及其方法，提供侦测单元可自动侦测用户装置是否设置有一三维影像捕获设备，通过所述用户界面实时将扫描的内容传送至云端处理平台进行三维模型建构，并通过所述用户界面编辑云端处理平台重构后的三维图像数据，再由用户界面进行在线全彩三维打印。这样，通过所述用户界面整合三维扫描、三维图像云端处理与在线全彩三维打印的功能，用户无须再切换软件或使用平台即可完成立体对象的扫瞄、图像处理与三维打印。相较于需要在扫描、编辑影像与在线打印阶段更换不同操作平台或软件的现有技术，本发明不仅缩短整体时间，并且整合三维扫描、编辑与在线打印的操作平台，如此避免较多的时间耗费，因此，不论是个人用途使用或是商业行为，整合上述功能的用户界面会带来相当大的使用帮助。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。