专利名称：制作模型的方法
技术领域：
本发明涉及制造人体模型的方法，模型要具体体现至少头部部分。特别是，但不是唯一的，本发明涉及用金属，例如用金子，来制作人体模型外表或外壳的方法。
传统上，黄金外壳的人体塑像需要由有极高水平的手工技艺者先雕刻一个蜡制的样板或金属的壳子。雕像的质量依赖于手工技艺者的技能的高低，而且，传统的方法总是很昂贵的，因为它通常要花费很长的时间，例如几个星期或几个月才能完成。
我们因此考虑到用激光来扫描人体面部特征去产生数字数据而确定人的面部的形状的可能性。然而，要制作人的头部的精确的模型，其头发的外形也要包括，而头发的激光扫描是不令人满意的，因为激光光线被头发漫射了。于是，提出一种可供选择的制作人体模型的方法是十分必要的。
本发明提供了一种制作人体模型的方法，至少提供了体现人的头部的方法，在此方法下，人的面部被激光扫描，产生三维面部数据，数据表示面部的形状，面部数据与表示了头发式样的形状的头发数据结合，头发数据被从预定的头发形状数据库中挑选出来，从而得出代表人的头部的形状的头部数据，这样，一个三维的头部模型即可根据所述头部数据被制作出来。
根据本发明，只是面部特征被用激光扫描，面部皮肤反射激光光线，这些被反射的激光光线被扫描传感器所接收。从头发形状数据库中选一些适当的头发数据加入到头部数据中，所以不必扫描头发，因此激光被漫射的麻烦就被避免了。
如果有此希望的话，头部以下的至少部分的身体形状的表达数据可与头部的数据相结合，身体数据可从预定的身体形状数据库中挑选出来，结合了头部和身体的代表数据可以得出整个的人体形状，最终的三维模型因此将至少包括部分身体。
以此方法，激光光线被人的衣服的漫射也就不是一个麻烦，而且，如果需要一个人的人体的裸体的模型，该人也将不被要求除去衣服，因为当扫描进行时除去衣服的要求可能是不适当的。
头发和/或身体的数据库可以采用利用激光扫描预先创作出来的头发或身体的诸多模型而建立起来，或者可以至少部分地用适当的软件去模仿这些形状来建立。
此三维模型可以通过快速的照像打印技术而创作出来，例如用激光立体照像，激光烧结或用熔化的沉积方式做模型。
一旦该三维模型被创作出来，可根据此三维模型制作出一阴模，再根据此阴模制出一个蜡制阳模，蜡制的阳模被用电沉积方式在表层涂敷以金属，被涂敷后的蜡制阳模被加热，将蜡熔去，再将金属退火，该金属可以是很贵重的金属，例如是金子。
可以采用一个一级激光器，它具有充分低的能量，可在睁着眼睛的情况下被扫描。
利用本发明，至少在优选实施例中，金壳雕像可通过利用激光扫描，计算机的计算，快速的照像打印，蜡模和黄金的电沉淀而创制出来。整个过程花费的时间能够被缩短至数天以内。而且，高质量的活生生的人物的金的艺术复制品能够利用此技术制造出来，而不再依赖于操作者的技术熟练水平。
通过利用非接触式一级数字化激光器(是被主管机构FDA所批准的能量最低的激光器)，人的面部的数字化的数据可以在被测人的眼睛能张开的情况下安全地获得。这样，雕像数据可以被转换成为快速的照像打印的可读格式，例如一个STL文件，以创制一实际模型。第一个模型可由快速照像打印技术自动地制作出来，例如激光主体版印刷术(即SLA)(激光一层一层地加工液体的感光聚合物)，激光烧结(简记为SLS)(用红外激光束加热熔合粉末的热塑原料)，和熔合沉积模型，(简记为FDM)(从一个机器头中，塑料或蜡被挤压压出，在基样上一层一层地沉积)。利用真空涂覆技术，一个粗锉模可被制出，它可被用于注成金雕像的蜡雕形式的蜡模，该蜡模被用于进行黄金的电沉积，这是一个生产任何形状的中空金首饰的过程，包括非常细致的一块一块，没有通常珠宝首饰制造方法的影响。一个金壳雕像最终能够通过使脱蜡和退火得到。
本发明的一些实施例现在将以举例说明的方式被描述，并与以下附图一并作为参考，其中
图1所示是按照本发明利用面部扫描和模型创制制作金壳雕像的方法的具体化的流程图2所示是面部扫描系统。
图1是一方框图，图中表明了按照本发明具体通过对活生生的人的面部扫描来制作该人的金壳雕像所遵循的步骤。
开始时，要制作其雕像的人被要求坐在激光扫描器的前面进行面部扫描(步骤1)，三维的面部数据被通过实行圆周式地扫描而获得(步骤2)，激光扫描器绕着该人的头部旋转，以身体的中心对着扫描器的轴线，由于扫描人的头发所出现的困难，头发的模型被分开另外预先扫描以建立一个头发发型数据库(步骤3)，一套身体躯体的数据也采用类似的方法，预先扫描身体躯体模型来建立。
步骤5中，3套在前述方法中所获得的三维的各点的数据被结合起来，就形了一套完整的雕像的各点的数据，所存贮的雕像数据于是被转换成STL形式(步骤6)用以快速照像打印(步骤7)以创制出一个实际的雕像的塑料铸模或蜡模。
在建立了一个实际的照像打印件以后，以此照像打印件作为主要式样，一个粗锉的铸模被采用真空涂敷方法制出(步骤8)，此粗锉的铸模随后被用于进行注蜡模铸，以制出一蜡的雕像(步骤9)，此蜡的雕像接下来被进行金的电沉积过程(步骤10)，在这里，一个薄的金的壳就在蜡型上形成了。此雕像被放入烘箱中被脱蜡处理和退火处理，这些步骤是必要的，以增加该薄的金壳的强度(步骤11)。在全部这些过程完成之后，一个最终的金壳雕像就被制出来了(步骤12)。
图2以图示方式展示了面部扫描器扫描的布局示意图，被扫描的人(16)安静地坐在扫描的轴线上。扫描头(13)包括一个激光光源(14)用于发射一激光光束射向该人的脸部。一个CCD摄像机(15)收取从该人面部反射回的数据。在扫描过程当中，激光头以全方位绕着该人所在的轴线的同一轴线旋转(沿着路径17和18)，由于采用了最低的能量的激光光源(美国FDA标准第一级)，该人在被扫描时可以张着眼睛。这样就确保了全部俘获该人的面部数据资料，包括其眼睛的数据资料。
这样，简单来说，本发明是一种制作不同尺寸的人的金壳雕像的方法，该方法包括如下步骤1．利用非接触数字化数据采集方式，采用尽可能低的能量的激光光源来获取人的面部数据，低能量的激光源使人的眼睛可以忍受。
2．利用数据化的面部资料和三维头发发型及身体体形的大数据库资料去创建一个被扫描的人的计算机三维模型，采用各种快速照像打印技术以制出塑料的或蜡的实际模型，3．利用真空铸造方法制作一个粗锉铸模，以此通过注蜡制出一个蜡制的模型。
4．利用蜡制的模型，采用黄金电沉积的手段和脱蜡的手段，一个完美的艺术复制品的人物雕像就被制作完成。
权利要求
1．一种制作人体模型的方法，该模型至少体现人的头部，该方法中，人的面部被激光扫描以产生代表该人面部形状的三维面部数据，面部的数据与头发发型形状的表达数据相结合，头发数据是由预先确定的发型数据库中选择出来的，以产生出头部数据，代表该人头部的形状，据此数据，一个头部的三维模型被制作出来。
2．如权利要求1所述的方法，其中，至少颈部以下的身体的形状部分的表达数据与头部数据相结合，身体数据是从预先确定的身体形状数据库中所挑选出来的，从而产生结合了头部和身体的整个人体的形状的表达数据。
3．如权利要求1或2所述的方法，其中头发发型和/或身体数据的数据库是通过用激光扫描头发发型模型和/或身体形态模型创建的。
4．如前述任何权利要求所述方法，其中三维模型是利用快速照像打印技术生成的，例如激光立体成像术，激光烧结或熔化沉积铸模。
5．如前述任何权利要求所述的方法，其中阴模是根据三维模型制作出的，一个蜡的阳模是根据阴模制出的，蜡制阳模被用电沉积手段涂敷金属，被涂敷了的蜡制阳模被加热以使蜡熔化，再进行金属退火。
6．如权利要求5所述的方法，其中的金属是黄金。
7．如前述任何权利要求所述的方法，其中用于扫描人的面部的激光器是第一级激光器。
8．一种制作人体模型的方法大体上如前所述。
9．用被如前所述任何权利要求所述方法制作的人体模型。
全文摘要
一种制造人体模型,特别是头部模型的方法,其中,人脸被激光器所扫描以产生表达脸形的三维数据。脸形数据与发型数据,体形数据结合产生人体数据。发型数据和体形数据均预先存贮在单独建立的数据库中。三维人体模型的生成采用了快速成像相打印技术。
文档编号A47F8/00GK1209975SQ9811855
公开日1999年3月10日 申请日期1998年9月3日 优先权日1997年9月3日
发明者吕新荣 申请人:香港生产力促进局