人体全身的=维数据。
[00%] 基于上述实施例所述的=维人体扫描装置，本实用新型还提供了一种=维人体 扫描方法，参考图2,为本实用新型实施例的=维人体扫描方法流程图；该方法包括W下步 骤：
[0027] 步骤201 :标定立体相机的内外参数；
[0028] 步骤202:计算机控制所述立体相机开始工作，运动机构带动光斑发生器进行持 续周期性运动，由所述光斑发生器向人体投射运动的不可见随机光斑，同时，两个相机连续 采集K对人体图像；
[0029] 步骤203 :计算机对所述两个相机采集的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。
[0030] 于步骤201中，首先在离线状态下进行准备工作，即进行设备调试，主要调试对象 为立体相机，通过平面祀标标定法标定两个相机的内外参数，进行相机标定。具体的，标定 相机的焦距、图像中屯、、崎变系数等参数（内参）w及两个相机之间的相对位置关系（外 参）。在具体的应用中，上述各参数由实际使用的相机的型号、镜头型号、相机的安装位置、 安装角度等决定。
[0031] 于步骤202中，主要进行图像采集过程。计算机发出指令，控制光斑发生器点亮， 向目标表面投射光斑；同时，控制运动机构开始运动，使得光斑发生器在被测人体表面形成 运动的光斑；同时进一步的触发相机开始工作，连续采集K帖人体的图像。在本实施例中，K =9,即采集完成时，采集到9对人体图像。由于本实施例采用的相机的帖率为30巧S，0. 3s 内即可完成人体单面图像的采集。在运么短的时间内，可W认为目标是保持静止的。图像 采集完毕后，将其传输至计算机待后续步骤进行处理。
[0032]参考图4,为立体相机采集的人体图像示例图。图4中，第一行为立体相机的两个 相机中左侧相机连续捕获的=张图像，第二行为右侧相机连续捕获的图像，在后续内容中， 左侧相机拍摄的图像记为左视图，右侧相机拍摄的图像记为右视图。可见，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，运为后续的匹配重建步骤提供了更为丰富、 可靠的数据。
[0033] 于步骤203中，采用空间-时间立体视觉（space-timestereo)技术，综合利用步 骤2中获得的9对人体图像的信息进行立体匹配。参考图3 (a)和图3化），分别为一般的立 体视觉技术的立体匹配示意图和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。现有技术中常用的立体视觉（stereo)技术一般采用一对图像和一个二 维的窗口（NXN)进行对应点捜索，而本实施例中使用的空间-时间立体视觉采用多对图像 和一个=维的窗口（NXNXK)进行对应点捜索。为了得到密集的重建，stereo-般需要选 取较大的窗口，但采用大的窗口会在重建的结果中带来平滑效应，无法重建目标的细节。而 space-timestereo引入了时间的维度，即使匹配窗口的半径很小（如5X5,甚至3X3)，也 可W得到密集的重建结果。采用小的匹配窗口，有利于重建目标的细节。本实施例中，N= 5。
[0034]利用space-timestereo技术，义用简单的SSD相似度（SumofSquared Differences)即可得到致密的重建。SSD的计算公式为：
[0035]
[0036] 其中，（I…lK,k)为第k对（1《k《K)经过立体校正后的立体图像对（任意一对 对应点都在一条水平线上），W为W(x，y)为中屯、的NXN的邻域，d为视差（某个同名点在 左图中的X坐标减去它在右图中的X坐标）。
[0037]SSD的值越小，表示两个点是对应点的可能性就越大。对于左视图中的某个像素点(x，y)来说，为了找到它在右图中的对应点，在右图中，沿着水平线逐像素计算SSD，SSD最 小的位置（X'，y)，即为（X，y)的对应点。
[0038] 在本实施例中，为了加快匹配速度，采用金字塔捜索策略，实现由粗到精的匹配。 在本实施例中，采用=层金字塔，当前层的图像宽度或高度为它下一层的1/2。
[0039] 采用双向匹配剔除误匹配点。旨P:假设左图中的一个像素点町在右图中找到 的对应点町，再对右图中的点町在左图中进行反向匹配，得到对应点1\'，必须要满足 Pl-Pl' |《1，否则认为是误匹配。 W40] SSD得到的视差图是整像素级的。为了得到亚像素级的匹配精度，对WSSD得到的 匹配位置为中屯、的2个像素进行细分，细分间隔为0. 1像素。再用SSD相似度对运21个位 置进行捜索，找到SSD得分最低的位置，即为最终的亚像素匹配结果。采用运个方法，理论 上可W得到1/10像素的匹配精度。
[0041] 立体匹配得到视差图W后，根据事先标定好的相机参数，可将视差图转为=维点 云。假设B为立体相机的基线长度，F为等效焦距，左相机的主点坐标为（cx^cyj，右相机 的主点坐标为（cXk，巧K)。由于左右视图已经经过立体校正，所W巧L=巧K。假设左相机图 像上的某个像素点（x，y)处的视差值为d(x，y)，则该像素点在S维空间中的位置狂，Y，Z) 为：
[0042]
[0043] 参见图5,为使用本实用新型实施例的方法得到的S维人体模型。
[0044] 综合上述内容可见，在本实用新型的S维人体扫描装置中，创造性的使用了由光 斑发生器、运动机构和相机组成的立体相机的S维人体扫描装置，并基于上述装置，创造性 的提出了使用带有运动的随机光斑的人体图像，同时结合空间-时间立体视觉技术进行立 体匹配重建生成人体=维点云的方法。本实用新型的装置结构简单，操作简便，其应用的= 维人体扫描方法能够在不引起人体不适的前提下快速、准确地生成人体表面的=维点云， 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； 同时，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。
[0045] 所属领域的普通技术人员应当理解上所述仅为本实用新型的具体实施例而 已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种三维人体扫描装置，其特征在于，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 述两个相机以一定间隔设置，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 成人体表面的三维点云。2. 根据权利要求1所述的三维人体扫描装置，其特征在于，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。3. 根据权利要求1所述的三维人体扫描装置，其特征在于，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。4. 根据权利要求1所述的三维人体扫描装置，其特征在于，所述立体相机有多个，用于 从多角度同时采集人体图像。
【专利摘要】本实用新型公开了一种三维人体扫描装置，所述装置包括：立体相机和计算机；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；所述两个相机用于采集人体图像并传输至所述计算机进行图像处理；图像处理包括：标定立体相机的内外参数；生成运动的不可见随机光斑并采集K对人体图像；对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三维点云；本实用新型的装置结构简单，操作简便，其应用的三维人体扫描方法能够在不引起人体不适的前提下快速、准确地生成人体表面的三维点云。
【IPC分类】G06T17/00, A61B5/107, A41H1/02, H04N13/02
【公开号】CN204863196
【申请号】CN201520332842
【发明人】徐玉华, 邓庆华, 欧建良
【申请人】长沙维纳斯克信息技术有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年5月21日