CN108195308B - 3d扫描装置、***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D扫描装置、***及方法，所述3D扫描装置包括一底盘、一支撑柱、一支撑台面、一支撑架、一转动装置以及一3D摄像机，所述支撑柱固定安装于所述底盘上；所述支撑台面固定安装于所述支撑柱上；所述支撑架通过所述转动装置安装于所述支撑柱的侧面上，并用于绕所述支撑柱的轴线水平旋转；所述支撑架支撑所述3D摄像机；所述3D摄像机的拍摄方向为从所述3D摄像机到所述轴线上的点。本发明的3D扫描装置、***及方法能够方便快捷的获取3D影像，并且获取的影像更加清晰，通过所述扫描装置获取的影像更容易进行后期处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D扫描装置、***及方法。
背景技术
3D摄像机，利用的是3D镜头制造的摄像机，通常具有两个摄像镜头以上，间距与人眼间距相近，能够拍摄出类似人眼所见的针对同一场景的不同图像。全息3D具有圆盘5镜头以上，通过圆点光栅成像或蔆形光栅全息成像可全方位观看同一图像，可如亲临其境。
第一台3D摄像机迄今3D革命全部围绕好莱坞重磅大片和重大体育赛事展开。随着3D摄像机的问世，这项技术距离家庭用户又近了一步。在这款摄像机推出以后，我们今后就可以用3D镜头捕捉人生每一个难忘瞬间，比如孩子迈出的第一步，大学毕业庆典等。
3D摄像机通常有两个以上镜头。3D摄像机本身的功能就像人脑一样，可以将两个镜头图像融合在一起，变成一个3D图像。这些图像可以在3D电视上播放，观众佩戴所谓的主动式快门眼镜即可观看，也可通过裸眼3D显示设备直接观看。3D快门式眼镜能够以每秒60次的速度令左右眼镜的镜片快速交错开关。这意味着每只眼睛看到的是同一场景的稍显不同的画面，所以大脑会由此以为其是在欣赏以3D呈现的单张照片。
现有的3D摄像机不方便获取物体的整体3D影像，而且即使能获取的3D影像，经常会出现失真现象，影像不够清晰。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中3D影像拍摄终端不方便获取物体的整体3D影像，经常会出现失真现象，影像不够清晰的缺陷，提供一种能够方便获取整体3D影像，图片更加清晰的3D扫描装置、***及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种3D扫描装置，其特点在于，所述3D扫描装置包括一底盘、一支撑柱、一支撑台面、一支撑架、一转动装置以及一3D摄像机，
所述支撑柱固定安装于所述底盘上；
所述支撑台面固定安装于所述支撑柱上；
所述支撑架通过所述转动装置安装于所述支撑柱的侧面上，并用于绕所述支撑柱的轴线水平旋转；
所述支撑架支撑所述3D摄像机；
所述3D摄像机的拍摄方向为从所述3D摄像机到所述轴线上的点。
较佳地，所述支撑平台为一圆柱形，所述支撑平台的上底面为黑色硅胶垫。
较佳地，所述支撑架包括一竖直杆以及一横杆，所述竖直杆高度可调节。
较佳地，所述3D摄像机用于将支撑架转动一周拍摄支撑台面上物体的全部影像发送至一处理端，所述处理端用于拼接所述支撑架转动一周3D扫描装置拍摄的全部3D影像以生成一合成图片。
较佳地，所述转动装置包括一用于检测所述支撑架转动角度的检测模块以及一用于与所述3D摄像机通信的通信模块，所述3D摄像机用于获取所述检测模块的检测数据并在所述支撑架每转动一预设角度时拍摄影像。
较佳地，对于一目标3D影像，所述处理端用于在目标3D影像的中线右侧中识别一特征点，并在所述目标3D影像的下一幅3D影像中识别所述特征点，然后将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合。
较佳地，对于一目标3D影像，所述处理端用于在目标3D影像中选取一特征点，并获取所述特征点到所述轴线的距离及目标夹角，然后在所述目标3D影像的下一幅3D影像中通过支撑架转动的角度、特征点到所述轴线的距离及所述目标夹角确定下一幅3D影像中特征点的位置，将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合，其中，所述目标夹角为特征点到轴线投影点的连线与3D摄像机和所述轴线所在平面的夹角。
本发明还提供一种3D扫描***，其特点在于，所述3D扫描***包括一如上任意一项所述的3D扫描装置以及一处理端。
较佳地，所述处理端为云端服务器、电脑、手机或所述3D摄像机。
本发明又提供一种3D扫描方法，其特点在于，所述3D扫描方法包括：
所述3D摄像机将支撑架转动一周拍摄支撑台面上物体的全部影像发送至一处理端；
对于一目标3D影像，所述处理端在目标3D影像的中线一侧中识别一特征点，并在所述目标3D影像的下一幅3D影像中识别所述特征点，然后将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合；
或，
对于一目标3D影像，所述处理端在目标3D影像中选取一特征点，并获取所述特征点到所述轴的距离及目标夹角，然后在所述目标3D影像的下一幅3D影像中通过支撑架转动的角度、特征点到所述轴的距离及所述目标夹角确定下一幅3D影像中特征点的位置，将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合，其中，所述目标夹角为特征点到轴线投影点的连线与3D摄像机和所述轴线所在平面的夹角。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明的3D扫描装置、***及方法能够方便快捷的获取3D影像，并且获取的影像更加清晰，通过所述扫描装置获取的影像更容易进行后期处理。
附图说明
图1为本发明实施例1的支撑装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
参见图1，本实施例提供一种3D扫描***，所述3D扫描***包括一3D扫描装置以及一处理端。
所述3D扫描装置包括一底盘11、一支撑柱12、一支撑台面13、一支撑架14、一转动装置以及一3D摄像机15。
所述处理端为一电脑，本实施例中所述处理端为电脑，但处理端并不仅限于此，所述处理端还可以为手机、云端服务器或带有处理功能的3D摄像机，即3D摄像机既可以拍摄也可以作为处理端使用。
所述支撑柱固定安装于所述底盘上。
所述支撑台面固定安装于所述支撑柱上。
所述支撑架通过所述转动装置安装于所述支撑柱的侧面上，并用于绕所述支撑柱的轴线16水平旋转。
所述支撑架包括一竖直杆以及一横杆，所述竖直杆高度可调节。所述横杆包括两个支撑臂，两个支撑臂分别通过轴承与所述支撑柱连接。两个轴承由上至下依次设于所述支撑柱上。通过所述竖直杆的高度调节可以控制所述3D摄像机的拍摄方向。
所述支撑架支撑所述3D摄像机。
所述3D摄像机的拍摄方向为从所述3D摄像机到所述轴线上的点。通常情况下所述点的选取为与所述3D摄像机处于同一水平高度的点。
所述支撑平台为一圆柱形，所述支撑平台的上底面为黑色硅胶垫。所述黑色硅胶垫不仅可以吸收光线，还可以增大摩擦力。
所述3D摄像机用于将支撑架转动一周拍摄支撑台面上物体的全部影像发送至所述处理端，所述处理端用于拼接所述支撑架转动一周3D摄像机拍摄的全部3D影像以生成一合成图片。所述合成图片为支撑台面上物体的3D影像。
所述转动装置包括一用于检测所述支撑架转动角度的检测模块以及一用于与所述3D摄像机通信的通信模块，所述3D摄像机用于获取所述检测模块的检测数据并在所述支撑架每转动一预设角度时拍摄影像。
所述通信模块通过无线网络将转动角度的数据或拍照指令传输至所述3D摄像机，从而使3D摄像机的拍摄可以根据支撑架的转动来进行均匀的拍摄，本实施例中，所述支撑台面每转动45度所述3D摄像机进行拍照，所述支撑台面旋转一周所述3D摄像机共获取8张图片。
所述通信模块还可以通过传输线将转动角度的数据或拍照指令传输至所述3D摄像机，所述传输线在所述支撑架的内部走线。
对于一目标3D影像，所述处理端用于在目标3D影像的中线一侧中识别一特征点，并在所述目标3D影像的下一幅3D影像中识别所述特征点，然后将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合。
若所述支撑架从上到下观察是顺时针转动的话，则所述处理端用于在目标3D影像的中线左侧中识别所述特征点，若所述支撑台面从上到下观察是逆时针转动的话，则所述处理端用于在目标3D影像的中线右侧侧中识别所述特征点。
利用上述3D扫描***，本实施例还提供一种3D扫描方法，包括：
所述3D摄像机将支撑架转动一周拍摄支撑台面上物体的全部影像发送至一处理端。
对于一目标3D影像，所述处理端在目标3D影像的中线一侧中识别一特征点，并在所述目标3D影像的下一幅3D影像中识别所述特征点，然后将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合。
本实施例的3D扫描装置、***及方法能够方便快捷的获取3D影像，并且获取的影像更加清晰，通过所述3D扫描装置获取的影像更容易进行后期处理。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：
对于一目标3D影像，所述处理端用于在目标3D影像中选取一特征点，并获取所述特征点到所述轴线的距离及目标夹角，然后在所述目标3D影像的下一幅3D影像中通过支撑架转动的角度、特征点到所述轴线的距离及所述目标夹角确定下一幅3D影像中特征点的位置，将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合，其中，所述目标夹角为特征点到轴线投影点的连线与3D摄像机和所述轴线所在平面的夹角。
本实施例提供另一种图像缝合技术，在同一水平面上，通过3D摄像机能够获取景深的特点，可以获取特征点到3D摄像机镜头的距离、3D摄像机到所述轴线的距离以及特征点与镜头的连线到所述3D摄像机与所述轴线的已知夹角，能够获取以镜头、特征点及轴线点的三角形的数据。
通过三角形的数据、支撑台面转动的角度以及特征点到轴线距离不变的特性，获取所述目标夹角、转动后特征点到镜头的距离，从而能够计算到转动后特征点的位置，标注所述位置就能够将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合。
进一步地，为了简化计算，目标3D影像中特征点选取为所述镜头与所述轴线连线上的像素点，这样所述三角形的一个角为0更方便计算。也方便计算特征点到所述轴线的距离。
本实施例的3D扫描装置、***及方法能够方便快捷的获取3D影像，并且获取的影像更加清晰，通过所述3D扫描装置获取的影像更容易进行后期处理。
本实施例还提供一种3D扫描方法，包括：
对于一目标3D影像，所述处理端在目标3D影像中选取一特征点，并获取所述特征点到所述轴的距离及目标夹角，然后在所述目标3D影像的下一幅3D影像中通过支撑架转动的角度、特征点到所述轴的距离及所述目标夹角确定下一幅3D影像中特征点的位置，将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合，其中，所述目标夹角为特征点到轴线投影点的连线与3D摄像机和所述轴线所在平面的夹角。
本实施例的3D扫描装置、***及方法能够方便快捷的获取3D影像，并且获取的影像更加清晰，通过所述3D扫描装置获取的影像更容易进行后期处理。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种3D扫描装置，其特征在于，所述3D扫描装置包括一底盘、一支撑柱、一支撑台面、一支撑架、一转动装置以及一3D摄像机，
所述支撑柱固定安装于所述底盘上；
所述支撑台面固定安装于所述支撑柱上；
所述支撑架通过所述转动装置安装于所述支撑柱的侧面上，并用于绕所述支撑柱的轴线水平旋转；
所述支撑架支撑所述3D摄像机；
所述3D摄像机的拍摄方向为从所述3D摄像机到所述轴线上的点；
所述3D摄像机用于将支撑架转动一周拍摄支撑台面上物体的全部影像发送至一处理端，所述处理端用于拼接所述支撑架转动一周3D摄像机拍摄的全部3D影像以生成一合成图片；
对于一目标3D影像，所述处理端用于在目标3D影像中选取一特征点，并获取所述特征点到所述轴线的距离及目标夹角，然后在所述目标3D影像的下一幅3D影像中通过支撑架转动的角度、特征点到所述轴线的距离及所述目标夹角确定下一幅3D影像中特征点的位置，将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合，其中，所述目标夹角为特征点到轴线投影点的连线与3D摄像机和所述轴线所在平面的夹角。
2.如权利要求1所述的3D扫描装置，其特征在于，所述支撑台面为一圆柱形，所述支撑台面的上底面为黑色硅胶垫。
3.如权利要求1所述的3D扫描装置，其特征在于，所述支撑架包括一竖直杆以及一横杆，所述竖直杆高度可调节。
4.如权利要求1所述的3D扫描装置，其特征在于，所述转动装置包括一用于检测所述支撑架转动角度的检测模块以及一用于与所述3D摄像机通信的通信模块，所述3D摄像机用于获取所述检测模块的检测数据并在所述支撑架每转动一预设角度时拍摄影像。
5.一种3D扫描***，其特征在于，所述3D扫描***包括一如权利要求1至4中任意一项所述的3D扫描装置以及一处理端。
6.如权利要求5所述的3D扫描***，其特征在于，所述处理端为云端服务器、电脑或手机。
7.一种利用如权利要求5所述的3D扫描***实现的3D扫描方法，其特征在于，所述3D扫描方法包括：
对于一目标3D影像，所述处理端在目标3D影像中选取一特征点，并获取所述特征点到所述轴线的距离及目标夹角，然后在所述目标3D影像的下一幅3D影像中通过支撑架转动的角度、特征点到所述轴线的距离及所述目标夹角确定下一幅3D影像中特征点的位置，将所述目标3D影像和目标3D影像的下一幅3D影像在所述特征点处缝合，其中，所述目标夹角为特征点到轴线投影点的连线与3D摄像机和所述轴线所在平面的夹角。
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