一种三维人体扫描装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及光学=维测量领域，特别是指一种=维人体扫描装置。
【背景技术】
[0002] =维扫描技术根据其实现原理可W分为接触式与非接触式两类。其中，接触式= 维扫描仪通过实际接触物体表面计算深度。此类方法获取数据精度高，一般用于工程制造 业。然而接触式扫描有损坏待测物体的可能，另外其测量速度较慢，远低于结构光等非接触 式扫描方法。
[0003] 非接触式扫描又可分为被动扫描与主动扫描两类方法。其中被动扫描方法不发射 能量用于传感，而仅利用物体表面自身发出的信号。其具体又可W分为立体视觉技术、从运 动恢复结构（st;ruc1:urefrommotion)、从阴影恢复形状（shapefromshading)、光度立体 法（photometricstereo)等。被动扫描方法不需要特殊的硬件支持，设备成本较低，并可 用于较大场景及户外场景。然而被动扫描方法对物体表面光照、纹理条件有要求，且一般计 算复杂度高、算法鲁棒性较低。主动=维扫描技术包括激光扫描、结构光扫描、飞行时间法 (T0F, 曲t)等。
[0004] 现有的S维人体扫描系统，如美国的基于激光扫描原理的切berware，其精度高， 但价格昂贵（二十多万美兀）；基于白光条纹扫描的Mega3PofInSpeck、涂圳易尚二维人 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W内即可完成全身扫描，但 运类系统在扫描时会向人体投射白光，会让人的眼睛有明显的不舒适感，设备价格也比较 高（Mega3PofInSpeck10万美元，易尚35~50万人民币）；Artec手持式S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，同时该扫描仪也会向人体投射白光，人的眼睛也会有不舒适感；微软的Kinect采用人 眼不可见的近红外光进行=维扫描，扫描人体时，人眼没有任何感觉，舒适性很好，且价格 很低（约1000人民币），但它的精度很低（最好只能达到2~3mm的精度），得到的S维人 体模型不能很好地反映人体表面的细节信息。 【实用新型内容】 阳0化]有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种成本低、精度高、舒适性好的=维人体 扫描装置。
[0006] 基于上述目的本实用新型提供的一种=维人体扫描装置，包括：立体相机和图像 处理器；所述立体相机包括光斑发生器、运动机构和两个相机；所述光斑发生器安装在所 述运动机构上，用于向人体投射不可见随机光斑；所述运动机构用于带动所述光斑发生器 持续进行周期性运动；所述两个相机W-定间隔设置，用于采集K对人体图像并传输至所 述图像处理器；所述图像处理器，用于对所述K对人体图像通过空间-时间立体视觉技术进 行立体匹配重建，拼接生成人体表面的=维点云。
[0007] 优选的，所述立体相机还包括一水平设置的支架，所述两个相机分别设置在所述 支架两端，所述运动机构固定在所述支架上且位于所述两个相机之间。
[0008] 可选的，所述运动机构能够带动所述光斑发生器持续进行水平方向的摆动运动、 竖直方向摆动运动或旋转运动。
[0009] 可选的，所述立体相机有多个，用于从多角度同时采集人体图像。
[0010] 从上面所述可W看出，本实用新型提供的=维人体扫描装置，通过向人体投射运 动的不可见随机光斑并采集图像，使用空间-时间立体视觉技术对采集的图像进行准确的 立体匹配重建，从而快速生成人体表面的=维点云，同时避免了现有装置在扫描过程中引 起的人体不适，即提供了一种成本低、精度高、舒适性好的=维人体扫描装置，能够为3D照 相、虚拟试衣、人体体型参数测量等应用高效准确地提供=维人体模型数据；由于使用了运 动的随机光斑，不同图像中的光斑分布完全不同，运为匹配重建步骤提供了更为丰富、可靠 的数据，使立体匹配重建的结果更加准确。
【附图说明】
[0011] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0012] 图1为本实用新型实施例的=维人体扫描装置结构示意图；
[0013] 图2为本实用新型实施例的=维人体扫描方法流程图；
[0014] 图3(a)为一般的立体视觉技术的立体匹配示意图；
[0015] 图3(b)为本实用新型实施例采用的空间-时间立体视觉技术的立体匹配示意 图；
[0016] 图4为立体相机采集的人体图像示例图；
[0017]图5为使用本实用新型实施例的方法得到的S维人体模型。
【具体实施方式】
[0018] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，并 参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0019] 本实用新型实施例提供了一种=维人体扫描装置，该装置包括立体相机和图像处 理器，其中，立体相机用于图像的采集，一般采集K对人体图像，图像处理器则用于对采集 到的图像进行处理，对所述K对人体图像通过空间-时间立体视觉技术进行立体匹配重建， 拼接生成人体表面的=维点云。作为优选的，图像处理器为计算机，其同时能够对立体相机 的工作状态进行控制。在其他实施例中，图像处理器还可W是具有上述图像处理功能独立 装置或功能模块。
[0020] 所述的立体相机包括光斑发生器、运动机构和两个相机。光斑发生器安装在运动 机构上，可向目标表面投射出许多杂乱的人眼不可见的光斑点。运动机构由微型电机驱动， 能够带动光斑发生器持续进行各种不同形式的周期性运动，如摆动、旋转。光斑发生器和运 动机构同时工作即能够在被扫描的人体表面形成移动的光斑。在人体表面形成移动的光斑 后，由两个相机采集人体图像；一般的，两个相机W对称的方式设置，其采集到为人体同一 面（或大部分区域都是人体的同一个面）的一对图像。计算机接收立体相机采集到的人体 图像进行立体匹配重建，最终生成人体表面的=维点云。
[0021] 在进行=维人体扫描时，通过立体相机在人体的不同方位进行先后多次的采集工 作，每次采集并立体重建生成的是人体的局部的=维数据，计算机进行处理时，会将多次采 集到的各个面的=维数据拼接起来，就可W得到完整的全身模型。
[0022] 作为一个具体的实施例，参考图1，为本实用新型实施例的=维人体扫描装置结构 不意图。
[0023] 在本实施例中，所述的相机1为黑白工业CMOS相机，分辨率为1280X960,像元尺 寸为3. 75um，帖率为30巧S，千兆网接口，配合6mm镜头使用。所述的光斑发生器2为近红 外投影器，投影波长为830nm。本实施例的立体相机还包括一金属材质的支架3,该支架3 水平设置，两个相机1设置在支架3两端，光斑发生器2安装于运动机构4上，运动机构4 固定在支架3中部，位于两个相机1之间，通过上述的装置设置，所述的立体相机形成一个 双目立体视觉系统。所述的运动机构4为设置在一个底座上的沿着竖直方向设置的转轴， 光斑发生器2固定连接至该转轴，在电机驱动下，该转轴能够带动光斑发生器2做水平方向 的往复摆动。计算机5能够通过有线或无线方式的数据连接，向光斑发生器2和两个相机 1相连发送指令，控制其的工作状态；同时，两个相机会将采集到的人体图像传输至计算机 5,由计算机5进行图像处理。
[0024] 在其他实施例中，运动机构还可W为：设置在一个底座上的沿着水平方向设置的 转轴，该转轴能够带动光斑发生器做竖直方向的往复摆动；或是设置在一个底座上的轴向 朝向被测人体的转轴，该转轴能够带动光斑发生器朝向被测人体进行旋转；亦或是设置在 一个底座上的万向球，能够带动光斑发生器做摆动、旋转的组合运动。此外，根据具体的使 用需要，运动机构也可W设置为上述几种不同形式运动机构的组合结构，或是能够进行其 他形式的运动。
[0025] 作为另一个实施例，在所述的=维人体扫描装置中，设置有多个所述的立体相机。 多个立体相机从人体的不同面同时进行图像采集，由计算机将同时采集到的人体图像进行 =维数据拼接并生成完整的人体全身模型。作为优选的，=维人体扫描装置包括十=个所 述立体相机，在人体的前、后、左、右面的上、中、下部各设置有一个，人体的头顶上方设置有 一个，通过上述设置即能够快速准确的获得