CN105959668A - 一种具有3d扫描功能的摄像模组及其3d扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有3D扫描功能的摄像模组及其3D扫描方法，红外激光发射器用于向被扫描物体投射具有特定光斑的红外激光，以形成被所述被扫描物体形状所调制的光斑的3D影像；红外摄像头用于拍摄光斑的3D影像，以获得光斑的2D畸变影像；可见光摄像头用于拍摄被扫描物体的可见光影像；图像处理芯片用于根据光斑的2D畸变影像计算获得被扫描物体的3D影像数据，并将3D影像数据与被扫描物体的可见光影像结合来获得被扫描物体的彩色3D影像数据。由于红外激光发射器、红外摄像头、可见光摄像头和图像处理芯片的体积均较小，因此，集成的摄像模组的体积也较小，便于消费者随身携带。

Description

一种具有3D扫描功能的摄像模组及其3D扫描方法

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，更具体地说，涉及一种具有3D扫描功能的摄像模组及其3D扫描方法。

背景技术

随着家用级别的3D打印机不断推向市场，其不断下降的价格会吸引更多个人消费者，也就是说，将来家用级别的3D打印机会像喷墨打印机一样成为家庭办公、娱乐必备的电子产品。

在进行3D打印之前，首先需获得待打印物体的3D数据。虽然现有技术中提供了可进行3D扫描的扫描仪器，但是，由于这种3D扫描仪器的价格昂贵，因此，通常只有少数的专业使用者或业余爱好者会购买此类仪器，大多数的消费者还是选择从网上下载3D数据或自己设计简易的3D模型来进行3D打印。并且，由于这种3D扫描仪的体积较大，因此，消费者无法随身携带，从而无法做到随时获得身边物体的3D数据，更无法做到即拍即打印，不利于消费者的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有3D扫描功能的摄像模组及其3D扫描方法，以解决现有技术中3D扫描仪体积大，不便于消费者随身携带的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有3D扫描功能的摄像模组，包括红外激光发射器、红外摄像头、可见光摄像头以及与所述红外摄像头和所述可见光摄像头相连的图像处理芯片；

所述红外激光发射器用于向被扫描物体投射具有特定光斑的红外激光，以形成被所述被扫描物体形状所调制的所述光斑的3D影像；

所述红外摄像头用于拍摄所述光斑的3D影像，以获得所述光斑的2D畸变影像；

所述可见光摄像头用于拍摄所述被扫描物体的可见光影像；

所述图像处理芯片用于根据所述光斑的2D畸变影像计算获得所述被扫描物体的3D影像数据，并将所述3D影像数据与所述被扫描物体的可见光影像结合来获得所述被扫描物体的彩色3D影像数据。

优选的，还包括与所述红外激光发射器相连的驱动电路，所述驱动电路用于控制所述红外激光发射器是否工作。

优选的，所述光斑的畸变程度取决于所述红外激光发射器与所述红外摄像头之间的相对位置以及所述被扫描物体的形状轮廓。

优选的，还包括与所述图像处理芯片相连的USB数据转换芯片和与所述USB数据转换芯片相连的USB接口；

所述USB数据转换芯片用于对所述彩色3D影像数据进行格式转换，以通过所述USB接口将所述彩色3D影像数据传输至其他电子设备。

优选的，还包括所述板对板连接器或插针式引线连接器；所述摄像模组通过所述板对板连接器或插针式引线连接器与其他电子设备连接。

优选的，还包括无线数据传输模块；所述摄像模组通过所述无线数据传输模块将所述彩色3D影像数据传输至其他电子设备。

一种摄像模组的3D扫描方法，应用于如上任一项所述的具有3D扫描功能的摄像模组，包括：

向被扫描物体投射具有特定光斑的红外激光，以形成被所述被扫描物体形状所调制的所述光斑的3D影像；

拍摄所述光斑的3D影像，以获得所述光斑的2D畸变影像；

拍摄所述被扫描物体的可见光影像；

根据所述特定光斑的2D畸变影像计算获得所述被扫描物体的黑白3D影像数据，并将所述黑白3D影像数据与所述被扫描物体的可见光影像结合来获得所述被扫描物体的彩色3D影像数据。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的具有3D扫描功能的摄像模组及其3D扫描方法，通过红外激光发射器向被扫描物体投射具有特定光斑的红外激光，以形成被该被扫描物体形状所调制的光斑的3D影像，通过红外摄像头拍摄光斑的3D影像，以获得光斑的2D畸变影像，通过可见光摄像头拍摄被扫描物体的可见光影像，通过图像处理芯片根据特定光斑的2D畸变影像计算获得被扫描物体的黑白3D影像数据，并将黑白3D影像数据与被扫描物体的可见光影像结合来获得被扫描物体的彩色3D影像数据，由于红外激光发射器、红外摄像头、可见光摄像头和图像处理芯片的体积均较小，因此，集成的摄像模组的体积也较小，便于消费者随身携带。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的具有3D扫描功能的摄像模组的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的被扫描物体的光斑的3D影像示意图；

图3为本发明实施例提供的具有3D扫描功能的摄像模组的扫描方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种具有3D扫描功能的摄像模组，如图1所示，包括红外激光发射器10、红外摄像头11、可见光摄像头12以及与红外摄像头11和可见光摄像头12相连的图像处理芯片13。

其中，红外激光发射器10用于向被扫描物体1投射具有特定光斑的红外激光，以在被扫描物体1的表面形成被该被扫描物体1形状所调制的光斑的3D影像；红外摄像头11用于拍摄光斑的3D影像，以获得光斑的2D畸变影像；可见光摄像头12用于拍摄被扫描物体1的可见光影像；图像处理芯片13用于根据特定光斑的2D畸变影像计算获得被扫描物体1的黑白3D影像数据，并将黑白3D影像数据与被扫描物体1的可见光影像结合来获得被扫描物体1的彩色3D影像数据。

本实施例中，通过将红外激光发射器10、红外摄像头11、可见光摄像头12和图像处理芯片13集成在摄像模组上来实现3D扫描，由于红外激光发射器10、红外摄像头11、可见光摄像头12和图像处理芯片13的体积均较小，因此，集成的摄像模组的体积也较小，便于消费者随身携带。

本实施例提供的摄像模组，如图1所示，还包括与红外激光发射器10相连的驱动电路14，该驱动电路14用于控制红外激光发射器10是否工作。其中，红外激光发射器10工作时，向被扫描物体1投射红外激光；红外激光发射器10不工作时，停止向被扫描物体1投射红外激光。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，可以通过按键等控制红外激光发射器10是否工作。

在本实施例中的摄像模组工作的过程中，红外激光发射器10向被扫描物体1投射具有特定光斑的红外激光后，在被扫描物体1的表面形成了被该被扫描物体1形状所调制的光斑的3D影像，之后红外摄像头11拍摄被扫描物体1，获得被扫描物体1表面光斑的2D畸变影像，其中光斑的畸变程度取决于红外激光发射器10与红外摄像头11之间的相对位置以及被扫描物体1的形状轮廓，如图2所示，被扫描物体1表面凸起的部分的光斑就会发生畸变；红外摄像头11拍摄完成后，可见光摄像头12拍摄被扫描物体1的可见光影像，获得被扫描物体1的彩色图像；图像处理芯片13基于光学的三角法根据光斑的2D畸变影像精确计算出被扫描物体1表面大量点的空间坐标，然后根据空间坐标获得被扫描物体1的黑白的3D影像数据，该3D影像数据是由红外光生成的，之后图像处理芯片13通过影像识别将彩色的可见光影像与黑白3D影像结合来形成彩色的3D影像。根据最终获得的彩色3D影像数据即可进行3D打印，获得被扫描物体1的3D模型。

其中，特定光斑的作用是方便图像处理芯片13计算光斑3D影像的空间坐标变化，如某个部位的光斑发生一定量的畸变，图像处理芯片13可以通过识别光斑畸变量的大小计算出这个部位的空间坐标与基准点(没有发生光斑畸变的部位)的距离差值，整合整个影像的光斑畸变数据即整合了被扫描物体1各个部位的空间坐标，从而生成3D影像数据。其中，特定光斑的大小、形状跟三维影像算法有很大关联，光斑的形状可以设计为长条纹、短条纹、混合条纹或方块等。

在上述任一实施例的基础上，如图1所示，本发明提供的摄像模组还包括与图像处理芯片13相连的USB数据转换芯片和与USB数据转换芯片相连的USB接口15。其中，USB数据转换芯片用于对图像处理芯片13生成的彩色3D影像数据进行格式转换，以通过USB接口15将彩色3D影像数据传输至其他电子设备。

当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，摄像模组还包括其他接口，例如，摄像模组还包括板对板连接器或插针式引线连接器；摄像模组通过板对板连接器或插针式引线连接器与其他电子设备连接。或者，摄像模组还可以包括无线数据传输模块，以通过无线数据传输模块将所述彩色3D影像数据传输至其他电子设备。其中，无线数据传输模块可以通过蓝牙、WIFI或红外线等与其他电子设备连接。

本实施例中的其他电子设备可以是智能手机或平板电脑等电子设备，摄像模组将彩色3D影像数据传输至智能手机后，再通过智能手机与3D打印机相连来进行3D打印，这样就可以做到即拍即打印，更便于具有3D扫描功能的摄像模组的应用。

需要说明的是，本实施例中的红外摄像头11和可见光摄像头12包括但不局限于定焦摄像头、自动对焦摄像头、光学防抖摄像头、光学变焦摄像头等。

本实施例提供的具有3D扫描功能的摄像模组，由于红外激光发射器、红外摄像头、可见光摄像头和图像处理芯片的体积均较小，因此，集成的摄像模组的体积也较小，便于消费者随身携带。由于摄像模组具有与其他电子设备连接的USB接口等，因此，可以通过智能手机等电子设备与3D打印机相连来进行3D打印，这样就可以做到即拍即打印，更便于具有3D扫描功能的摄像模组的应用。

本发明实施例还提供了一种摄像模组的3D扫描方法，应用于上述任一实施例提供的具有3D扫描功能的摄像模组，如图3所示，该扫描方法包括：

S301：向被扫描物体投射具有特定光斑的红外激光，以形成被所述被扫描物体形状所调制的所述光斑的3D影像；

S302：拍摄所述光斑的3D影像，以获得所述光斑的2D畸变影像；

S303：拍摄所述被扫描物体的可见光影像；

S304：根据所述特定光斑的2D畸变影像计算获得所述被扫描物体的黑白3D影像数据，并将所述黑白3D影像数据与所述被扫描物体的可见光影像结合来获得所述被扫描物体的彩色3D影像数据。

其中，红外激光发射器向被扫描物体投射具有特定光斑的红外激光后，在被扫描物体的表面形成了被该被扫描物体形状所调制的光斑的3D影像，之后红外摄像头拍摄被扫描物体，获得被扫描物体表面光斑的2D畸变影像，之后可见光摄像头拍摄被扫描物体的可见光影像，获得被扫描物体的彩色图像；图像处理芯片基于光学的三角法根据光斑的2D畸变影像精确计算出被扫描物体表面大量点的空间坐标，然后根据空间坐标获得被扫描物体的黑白的3D影像数据，该3D影像数据是由红外光生成的，之后图像处理芯片通过影像识别将彩色的可见光影像与黑白3D影像结合来形成彩色的3D影像。根据最终获得的彩色3D影像数据即可进行3D打印，获得被扫描物体的3D模型。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种具有3D扫描功能的摄像模组，其特征在于，包括红外激光发射器、红外摄像头、可见光摄像头以及与所述红外摄像头和所述可见光摄像头相连的图像处理芯片；

所述红外激光发射器用于向被扫描物体投射具有特定光斑的红外激光，以形成被所述被扫描物体形状所调制的所述光斑的3D影像；

所述红外摄像头用于拍摄所述光斑的3D影像，以获得所述光斑的2D畸变影像；

所述可见光摄像头用于拍摄所述被扫描物体的可见光影像；

所述图像处理芯片用于根据所述光斑的2D畸变影像计算获得所述被扫描物体的3D影像数据，并将所述3D影像数据与所述被扫描物体的可见光影像结合来获得所述被扫描物体的彩色3D影像数据。

2.根据权利要求1所述的摄像模组，其特征在于，还包括与所述红外激光发射器相连的驱动电路，所述驱动电路用于控制所述红外激光发射器是否工作。

3.根据权利要求2所述的摄像模组，其特征在于，所述光斑的畸变程度取决于所述红外激光发射器与所述红外摄像头之间的相对位置以及所述被扫描物体的形状轮廓。

4.根据权利要求1或2所述的摄像模组，其特征在于，还包括与所述图像处理芯片相连的USB数据转换芯片和与所述USB数据转换芯片相连的USB接口；

所述USB数据转换芯片用于对所述彩色3D影像数据进行格式转换，以通过所述USB接口将所述彩色3D影像数据传输至其他电子设备。

5.根据权利要求1或2所述的摄像模组，其特征在于，还包括所述板对板连接器或插针式引线连接器；所述摄像模组通过所述板对板连接器或插针式引线连接器与其他电子设备连接。

6.根据权利要求1或2所述的摄像模组，其特征在于，还包括无线数据传输模块；所述摄像模组通过所述无线数据传输模块将所述彩色3D影像数据传输至其他电子设备。

7.一种摄像模组的3D扫描方法，其特征在于，应用于权利要求1～6任一项所述的具有3D扫描功能的摄像模组，包括：

向被扫描物体投射具有特定光斑的红外激光，以形成被所述被扫描物体形状所调制的所述光斑的3D影像；

拍摄所述光斑的3D影像，以获得所述光斑的2D畸变影像；

拍摄所述被扫描物体的可见光影像；

根据所述特定光斑的2D畸变影像计算获得所述被扫描物体的黑白3D影像数据，并将所述黑白3D影像数据与所述被扫描物体的可见光影像结合来获得所述被扫描物体的彩色3D影像数据。