TWI789058B

TWI789058B - 三維模型製作用攝影裝置、三維模型製作系統及方法

Info

Publication number: TWI789058B
Application number: TW110138737A
Authority: TW
Inventors: 許廷瑜; 許維家
Original assignee: 起點設計股份有限公司
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-01-01
Also published as: TW202318868A

Abstract

一種三維模型製作系統，其包括複數個三維模型製作用攝影裝置、一控制模組以及一影像合成建模裝置。複數個三維模型製作用攝影裝置的底座件設置於一放置面且圍繞而形成一攝影空間，影像擷取模組的影像擷取件係朝向攝影空間。控制模組係控制三維模型製作用攝影裝置同步地擷取該攝影空間的二維影像。影像合成建模裝置係電性連接於影像擷取模組的影像擷取件，影像擷取件拍攝的二維影像傳送至影像合成裝置，且由影像合成裝置合成而構成一三維模型。

Description

三維模型製作用攝影裝置、三維模型製作系統及方法

本發明係有關於一種三維模型製作的技術領域，特別是有關於一種以多列攝影裝置圍繞且同步拍攝一攝影空間而建構三維模型的三維模型製作用攝影裝置、三維模型製作系統及方法。

影視娛樂是目前日常生活不可或缺的一部分，因此影視產業也是目前相當重要的產業。現有的影視作品除了傳統的拍攝手法以外，由於三維影像技術的發展，影視作品在其後製的階段中，也經常加入三維影像技術的特效，以豐富影視作品的內容，使影視作品呈現出傳統手法所無法表現的各種效果，提供消費者更多的聲光影像的享受。

但是現有產生三維影像的設備，其設備昂貴且複雜，因而導致建置費用龐大，進而增加三維後製技術的費用，因此本地影視作品的三維後製經常交由境外的廠商實施，如此使得本地的三維技術後製產業發展受限，不易培養真正的本土三維後製技術的產業。

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種三維模型製作用攝影裝置、三維模型製作系統及方法，其以方便架設的多個三維模型製作用攝影裝置圍繞360度地設置在攝影空間，並搭配同步攝影技術及影像合成以構成三維模型。如此可以低成本的設備製作出高品質的三維模型影像，解決了現有技術中三維設備複雜昂貴且製作費用高昂的問題。

本發明的三維模型製作用攝影裝置的一實施例包括一框架以及複數個影像擷取模組。框架包括一底座件以及至少一延伸件，延伸件設置於底座件且朝一第一方向延伸。複數個影像擷取模組係設置於延伸件，且沿第一方向排列，每個影像擷取模組包括至少一影像擷取件。

在另一實施例中，框架包括一對延伸件，一對延伸件設置於該底座件，且該等影像擷取模組設置於該等延伸件且沿該第一方向排列。

在另一實施例中，一對延伸件係平行設置，且第一方向係垂直於底座件。

在另一實施例中，框架更包括複數個支撐件以及一發光件，複數個支撐件設置於一對延伸件之間，發光件設置於一對支撐件。

在另一實施例中，發光件呈長條狀且係沿第一方向延伸，發光件設置在延伸件靠近底座件的一側或遠離底座件的一側。

在另一實施例中，本發明的三維模型製作用攝影裝置更包括一護套件，其包覆於框架且具有複數個凹槽，該等影像擷取模組的影像擷取件經由該等凹槽從護套件露出。

在另一實施例中，該等影像擷取模組的該影像擷取件係設置於延伸件的同一側。

在另一實施例中，每個影像擷取模組更包括一基座，基座具有一球形承載部，至少一影像擷取件可轉動地設置於球形承載部。

本發明的三維模型製作系統的一實施例包括複數個前述的三維模型製作用攝影裝置、一控制模組以及一影像合成建模裝置。該等三維模型製作用攝影裝置的該底座件設置於一放置面，且該等三維模型製作用攝影裝置圍繞而形成一攝影空間，該等影像擷取模組的該影像擷取件係朝向該攝影空間。控制模組係控制該等三維模型製作用攝影裝置同步地擷取該攝影空間的二維影像。影像合成建模裝置係電性連接於該等影像擷取模組的該影像擷取件，該等影像擷取件拍攝的二維影像傳送至該影像合成裝置，且由該影像合成裝置合成而構成一三維模型。

在另一實施例中，本發明的三維模型製作系統更包括一三維模型資料庫，影像合成建模裝置構成的該三維模型係儲存於三維模型資料庫。

本發明的三維模型製作方法包括下列步驟：提供前述的三維模型製作用攝影裝置；將該等三維模型製作用攝影裝置在一放置面上圍繞一攝影空間排列，並且使該等影像擷取模組的該影像擷取件係朝向該攝影空間；該等影像擷取件同步地擷取該攝影空間的複數個二維影像；以及將該等二維影像合成而構成一三維模型。

在另一實施例中，該等三維模型製作用攝影裝置的該框架係以積層製造方法製作。

本發明的三維模型製作用攝影裝置係以框架的結構搭載多個影像擷取模組，且影像擷取模組可以依照需求在框架上排列設置，框架可由積層製造方法製作，本發明的三維模型製作系統藉由多個三維模型製作用攝影裝置圍繞而形成攝影空間，藉由控制多個三維模型製作用攝影裝置同步擷取攝影空間的影像並合成該等影像而建構三維模型。

本發明的三維模型製作系統所建構的三維模型儲存於一三維模型資料庫中，而且將三維模型資料庫中的三維模型進行分類，使用者(設計師或一般消費)者可以經由網路連接於三維模型資料庫，經過付費後即進入資料庫搜尋相關的三維模型而下載使用，如此使用者可以在三維模型資料庫中尋找適合的三維模型物件使用，不需要再逐一建構。

本發明的三維模型製作系統由於是由多個三維模型製作用攝影裝置圍繞建構而成，相較於傳統的件模方式從無到有往往要耗費許多時間，本發明的三維模型製作系統的多個三維模型製作用攝影裝置可以同步進行拍攝，再對影像進行修改即可完成，可以大幅縮短製作三維模型的時間。另外，多個三維模型製作用攝影裝置可以分別搬運到拍攝現場再進行組裝，因此不需要建置龐大的攝影工作室，為三維後製效果提供了時效性及便利性，而且整體設備的建置成本及後續三維模型的製作成本也大幅地降低。

請參閱圖1及圖2，其表示本發明的三維模型製作系統的攝影機台的第一實施例以及三維模型製作用攝影裝置的第一實施例。本實施例的三維模型製作系統的攝影機台由複數個三維模型製作用攝影裝置100圍繞設置而。本實施例的三維模型製作系統包括八個三維模型製作用攝影裝置100，八個三維模型製作用攝影裝置100以360度環繞一攝影空間S，但本發明的三維模型製作系統不限於八個三維模型製作用攝影裝置100，可以是攝影空間S的大小而定，例如也可以是六個三維模型製作用攝影裝置100或十二個三維模型製作用攝影裝置100。

每個三維模型製作用攝影裝置100包括一框架10以及複數個影像擷取模組20。框架10包括一底座件11及一延伸件12，底座件11具有桿狀結構，其放置在地面，本實施例的底座件11為包括兩對彼此正交且連接的第一桿體111及第二桿體112，一對第一桿體111係相對於攝影空間S形成一遠一近的方式前後設置，另一對第二桿體112係前後延伸地連接一對第一桿件111，藉此其形成一穩固的基座。框架10還包括一對連接件13，連接件13設置於第一桿體111，用於連接相鄰的框架10，使得底座件11的每個三維模型製作用攝影裝置100的底座件11彼此兩兩相接。本發明不限於此，基座件11也可以由單一桿體構成，而藉由多個三維模型製作用攝影裝置100的底座件11彼此連接也可以整體地形成一穩固的基座。

延伸件12也是桿狀結構，其連接於底座件11，而且延伸件12沿一第一方向L1延伸，本實施例的第一方向L1係與地面垂直，因此延伸件12是從底座件11垂直直立。在另一實施例中，延伸件12也可以設置成圓弧形。本實施例的每個延伸件12是由一對第三桿體121平行排列而構成，一對第三桿體121分別以相對於攝影空間S形成一遠一近的方式前後設置，而且分別連接於底座件11的桿件111，一對第三桿體121之間設有複數個，本實施例的一對第三桿體121之間設有四個支撐體122，支撐體122連接該對第三桿體121而使延伸件12具有較佳的結構強度。每個支撐體122為U字形，而且相鄰的支撐體122的U字形開口係朝向相反方向。

另外，本實施例的框架10具有一對延伸件12，一對延伸件12彼此平行設置。本實施例的一對延伸件12間的距離與底座件11的第二桿體112間的距離相同。

複數個影像擷取模組20設置在一對延伸件12上而且位於靠近攝影空間S的第三桿體121上，本實施例的每個第三桿體121設有五個影像擷取模組20，由上至下沿第一方向L1排列於第三桿體121上。每個第三桿體121上的影像擷取模組20的數量可以依照需求設置，並無限定，也可以只設置一個影像擷取模組20。

影像擷取模組20包括一基座21、一連接件22以及一影像擷取件23。基座21設置於第三桿體121上且具有一球形承載部211，球形承載部211為一球形凹部，連接件22具有一球形連接部221，球形連接部221為一球形凸部。藉由球形連接部221可轉動地設置於球形承載部211，連接件22可旋轉而定位在朝向攝影空間S的各方向。影像擷取件23包括攝影鏡頭及影像感測器，影像擷取件23定位在連接件22，藉由連接件22可定位在朝向攝影空間S的任意方向，使影像擷取件23可以朝向個方向擷取影像。

請參閱圖3及圖4，其表示本發明的三維模型製作系統的攝影機台的第二實施例以及三維模型製作用攝影裝置的第二實施例。本實施例與第一實施例具有部分相同的結構，因此相同的元件給予相同的符號並省略其說明。本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的三維模型製作用攝影裝置100更包括一發光件30，發光件30設置於一對延伸件12之間，本實施例的發光件30設置於靠近攝影空間S的第三桿體121上，而且跨設於兩個延伸件12的第三桿體121，且本實施例的發光件30是以傾斜的方式跨設於兩個第三桿體121之間。但本發明不限於此，如圖5及圖6所示，發光件30也可以是沿第一方向L1跨設在每個延伸件12的支撐體122，即每個三維模型製作用攝影裝置100具有一對發光件30，且一對發光件30係彼此相對設置。如圖5所示，發光件30可以是設置在較靠近底座件10的位置，或者是如圖6所示設置在較靠近延伸件12頂端的位置。本實施例的發光件30呈長條狀，其可以是由多個發光二極體構成的發光燈條。本實施例的發光件30設置在兩個延伸件12的兩列影像擷取模組20之間，在影像擷取模組20擷取影相時提供適當亮度的光線。

請參閱圖7及圖8，其表示本發明的三維模型製作用攝影裝置的第三實施例以及由第三實施例的三維模型製作用攝影裝置構成的三維模型製作系統的攝影機台。本實施例與第二實施例具有部分相同的結構，因此相同的元件給予相同的符號並省略其說明。本實施例與第二實施例的差異在於本實施例的三維模型製作用攝影裝置100更包括一護套件40，護套件40包覆於框架10，本實施例的護套件40包覆延伸件12及部分的底座件11。設置護套件40是為了遮蔽與影像擷取模組20及發光件30連接的多根纜線，一方面避免人員不慎拉扯纜線而跌倒或由於人員不慎拉扯纜線而導致三維模型製作用攝影裝置100傾倒，另一方面增加三維模型製作用攝影裝置100的美觀。護套件40可由壓克力製作成型。護套件40包括多個凹槽41，至少影像擷取模組20的影像擷取件23從凹槽41露出，而且凹槽41的尺寸大於影像擷取件23的尺寸，一方面便於穿過影像擷取件23進行組裝，另一方面提供影像擷取件23轉動的餘裕，避免影像擷取件23轉動時觸碰。

另外，如圖8所示，本實施例的三維模型製作系統還包括一輔助三維模型製作用攝影裝置50，其可以依照需要擷取影像的位置任意地放置在由護套件40所包覆的延伸件12之間，即放置在兩列的影像擷取模組20之間。

請參閱圖9，其為本發明的三維模型製作系統的系統方塊圖。本發明的三維模型製作系統1包括複數個三維模型製作用攝影裝置100，複數個三維模型製作用攝影裝置100圍繞攝影空間S，以擷取攝影空間S的二維影像。本發明的三維模型製作系統1還包括一控制裝置200，控制裝置200包括一中央處理單元210、一機械控制模組220以及一資料傳輸模組230。本實施例的控制裝置200可以是一計算機裝置，例如樹莓派(Raspberry Pi)微型電腦。

機械控制模組220以及資料傳輸模組230連接於中央處理單元210。機械控制模組220連接於影像擷取模組20及發光件30，機械控制模組220用於控制影像擷取模組20的影像擷取件23的攝影鏡頭，例如控制攝影鏡頭的快門開啟，同時機械控制模組220也用於控制發光件30的開關，甚至可調節發光件30的亮度。而且本實施例機械控制模組220可同步開閉所有或部分影像擷取件23的快門，藉此使所有或部分影像擷取件23同步擷取攝影空間S中的二維影像。機械控制模組220包括連接於影像擷取模組20及發光件30的纜線、計算機裝置的電路以及安裝在計算機裝置中的軟體。

資料傳輸模組230是用於將影像擷取件23的影像感測器所感測到的影像數據傳送至後述的影像合成建模裝置300。資料傳輸模組230包括連接於影像擷取模組20的纜線、計算機裝置的電路以及安裝在計算機裝置中的軟體。如果控制裝置200與影像合成建模裝置300設置在不同的計算機裝置中，資料傳輸模組230還包括連接控制裝置200與影像合成建模裝置300的無線傳輸元件或有線傳輸元件，以便將影像擷取件23所擷取的影像傳輸至影像合成建模裝置300。

本發明的三維模型製作系統1還包括一影像合成建模裝置300，影像擷取件23所擷取的攝影空間S的影像經由資料傳輸模組230傳送至影像合成建模裝置300，影像合成建模裝置300對該等影像中的待建立模型的物體進行辨識，然後合成該物體的影像且建構出三維模型。如果物體太小，例如物體為小孩，可以紙張繪製多邊形放置在框架10，增加每個拍攝角度的辨識點，以便順利完成辨識。

影像合成建模裝置300可以是計算機裝置以及設置在計算機裝置中的軟體。本實施例的影像合成建模裝置300係使用電腦，例如配備處理器為Intel Core i7-10750H，記憶體8GB的筆記型電腦，而軟體可以是使用CapturingReality公司出產的RealityCapture。

經由影像合成建模裝置300得到的三維模型傳送至一三維模型資料庫400儲存。三維模型資料庫400中的三維模型可以根據需求進行分類，使用者可經由網路連接於三維模型資料庫400並且藉由分類的搜尋而找到適合的三維模型物件，如此便於設計師或一般220消費者，利用付費的方式即可直接使用，不需要自行付出高昂的費用來建立三維模型。

請參閱圖10，其表示本發明的三維模型製作方法的一實施例。本實施例的三維模型製作方法包括下列步驟。

在步驟S1中，提供前述的三維模型製作用攝影裝置100。提供複數個三維模型製作用攝影裝置100。接著進入步驟S2。

在步驟S2中，將複數個三維模型製作用攝影裝置100在一放置面上圍繞一攝影空間S排列，並且使複數個影像擷取模組20的影像擷取件23係朝向攝影空間S。接著進入步驟S3。

在步驟S3中，使該等影像擷取件23同步地拍攝攝影空間S中的物件而得到複數個影像。接著進入步驟S4。

在步驟S4中，將該等影像合成而構成一三維模型。接著進入步驟S5。

在步驟S5中，將該三維模型存入一三維模型資料庫。

三維模型製作用攝影裝置100除了電子元件及光學元件以外，其他結構性的元件，如框架10及影像擷取模組20的基座21及連接件22可以使用積層製造(三維列印)的方式製作。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明之申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

10:框架 11:底座件 12:延伸件 13:連接件 20:影像擷取模組 21:基座 22:連接件 23:影像擷取件 30:發光件 40:護套件 41:凹槽 50:輔助三維模型製作用攝影裝置 100:三維模型製作用攝影裝置 111:第一桿體 112:第二桿體 121:第三桿體 122:支撐體 200:控制裝置 210:中央處理單元 211:球形承載部 220:機械控制模組 221:球形連接部 230:資料傳輸模組 300:影像合成建模裝置 L1:第一方向 S:攝影空間

圖1是本發明的三維模型製作系統的攝影機台的第一實施例的立體圖。圖2是本發明的三維模型製作用攝影裝置的第一實施例的立體圖。圖3是本發明的三維模型製作系統的攝影機台的第二實施例的立體圖。圖4是本發明的三維模型製作用攝影裝置的第二實施例的立體圖。圖5是圖4的三維模型製作用攝影裝置的一變化例的立體圖。圖6是圖4的三維模型製作用攝影裝置的另一變化例的立體圖。圖7是本發明的三維模型製作系統的攝影機台的第三實施例(部分三維模型製作用攝影裝置移除護套件)的立體圖。圖8是由圖7所示之本發明的三維模型製作用攝影裝置的第三實施例(部分移除護套件)構成之三維模型製作系統的攝影機台的立體圖。圖9是本發明的三維模型製作系統的一實施例的系統方塊圖。圖10是本發明的三維模型製作方法的一實施例的流程圖。

10:框架

20:影像擷取模組

100:三維模型製作用攝影裝置

L1:第一方向

S:攝影空間

Claims

一種三維模型製作用攝影裝置，其包括：複數個框架，其設置於一放置面並相互接續排列而圍繞形成一攝影空間，其中每一個框架包括一底座件以及一對延伸件，該對延伸件設置於該底座件且朝一第一方向延伸；複數個影像擷取模組，其分別設置於該複數個框架之該延伸件，其中每一個該影像擷取模組包括至少一影像擷取件，該影像擷取件被設置成分別朝向該攝影空間；以及一發光件，其呈長條狀，該發光件設置於該複數個框架的該底座件、及/或該延伸件；其中該複數個影像擷取模組為分別沿著該第一方向排列而形成一朝向該攝影空間的影像擷取面。
如請求項1所述之三維模型製作用攝影裝置，其中該發光件係以平行於該第一方向的方式被配設於該對延伸件中之至少一者。
如請求項1所述之三維模型製作用攝影裝置，其中該對延伸件係平行設置，該第一方向係垂直於該底座件，且該發光件係以相對於該第一方向呈傾斜的方式被設置該對延伸件之間。
如請求項1所述之三維模型製作用攝影裝置，其更包括一護套件，其包覆於該框架且具有複數個凹槽，該複數個影像擷取模組的該影像擷取件分別經由該凹槽從該護套件露出。
如請求項1所述之三維模型製作用攝影裝置，其中該複數個影像擷取模組的該影像擷取件係分別設置於該延伸件的同一側。
如請求項1所述之三維模型製作用攝影裝置，其中每個該影像擷取模組更包括一基座，該基座具有一球形承載部，該至少一影像擷取件可轉動地設置於該球形承載部。
一種三維模型製作系統，其包括：複數個如請求項1至6中任一項所述之三維模型製作用攝影裝置，該複數個三維模型製作用攝影裝置設置於一放置面並相互接續排列而一攝影空間，該複數個影像擷取模組的該影像擷取件係排列而形成一朝向該攝影空間的影像擷取面；一控制裝置，控制該複數個三維模型製作用攝影裝置係同步地擷取該攝影空間的二維影像；以及一影像合成建模裝置，其電性連接於該複數個影像擷取模組的該影像擷取件，該影像擷取件拍攝的影像傳送至該影像合成建模裝置，且由該影像合成建模裝置合成該複數個影像而構成一三維模型。
如請求項7所述之三維模型製作系統，其更包括至少一輔助三維模型製作用攝影裝置，其包括複數個排列成至少一列的影像擷取模組，且可任意地設置於相鄰兩個該延伸件之間。
一種三維模型製作方法，其包括：提供如請求項1至8中任一項所述之三維模型製作用攝影裝置；將該複數個三維模型製作用攝影裝置為設置在一放置面上並相互接續排列而圍繞形成一攝影空間，並且使該複數個影像擷取模組的該影像擷取件係排列而形成一朝向該攝影空間的影像擷取面；該影像擷取件同步地擷取該攝影空間的複數個影像；將該複數個影像合成而構成一三維模型；以及將該三維模型存入一資料庫。
如請求項9所述之三維模型製作方法，其中該複數個三維模型製作用攝影裝置的該複數個框架係分別以積層製造方法製作而成。