[发明专利]人体三维成像方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于三维成像技术领域，尤其涉及一种通过分布式网络控制实现人体的三维成像方法及系统、多控制基站同时标定方法。

背景技术

相位辅助三维成像具有非接触、速度快、精度高、数据密度大等优点，在逆向工程、质量控制、缺陷检测等工业生产领域均有广泛的应用。通常工业应用中，采用单个三维传感系统，通过移动物体或传感系统实现物体的全方位三维成像，这往往难以自动化，并且时间消耗过长。该方案往往难以适用于人体等人体的三维成像，一方面，这些人体面积较大，需要从多个角度获取三维数据；另一方面，以人体为例，可能人体很难保持静止不动，必须快速完成三维数据采集。目前，已有的人体三维成像系统主要有：基于激光的手持式以及机械运动装置的扫描系统，手持式成像系统通过手持移动多角度实现完整数据采集，通常需要几分钟时间，期间人体很难保持静止不动；而基于机械运动装置的成像系统，往往需要人体转动或大型机械运动控制装置，较庞大笨重。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题在于提供一种人体的三维成像方法，旨在快速、完整的获取人体高精度、高密度的三维数据及高真实感的颜色数据。

本发明是这样实现的，一种人体的三维成像方法，包括下述步骤：

步骤A，若干控制基站在接收到控制中心的采集指令后对人体进行编码图案投影，并同时采集从各自视角所观察到的人体图像信息，各控制基站再对各自的人体图像信息进行深度计算，得到在各自局部坐标系下的三维几何深度数据；

其中，所述若干控制基站之间互联，且围绕人体布设形成一个完全覆盖人体的测量空间，每个控制基站均包括纵向设置的两个三维传感器，该两个三维传感器分别用于从该控制基站的视角获取人体上下两部分的三维几何深度数据和纹理数据；

步骤B，各控制基站将三维几何深度数据从各自的局部坐标系下变换到全局坐标系；

步骤C，各控制基站再对人体进行白光投影,然后采集从各自视角所观察到的人体颜色的纹理数据，将纹理数据连同步骤B变换后的三维几何深度数据一并发送至控制中心；

步骤D，控制中心接收各控制基站传输的全局坐标系下的三维几何深度数据与其相对应的表面纹理数据,控制中心首先将各控制基站所采集的三维几何深度数据进行拼接得到人体三维模型,再对所述人体整体模型去除冗余,得到融合后的人体三维模型；控制中心然后对各个控制基站所采集的所有人体颜色的相重叠部分的纹理数据加权运算，得到融合后的纹理数据；控制中心最后将融合后的人体三维模型与融合后的纹理数据进行一一对应关联。

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种人体的三维成像系统，包括：

若干控制基站，用于构造人体测量空间，在接收到控制中心的采集指令后对位于在人体测量空间的人体进行编码图案投影，并同时采集从各自视角所观察到的人体图像信息，各控制基站再对各自的人体图像信息进行深度计算，得到在各自局部坐标系下的三维几何深度数据；各控制基站然后将三维几何深度数据从各自的局部坐标系下变换到全局坐标系；各控制基站再对人体进行白光投影,然后采集从各自视角所观察到的人体颜色的纹理数据，将纹理数据连同变换后的三维几何深度数据一并发送；其中，所述若干控制基站之间互联，且围绕人体布设形成一个人体测量空间，每个控制基站均包括纵向设置的两个三维传感器，该两个三维传感器分别用于从该控制基站的视角获取人体上下两部分的人体图像信息和纹理数据；

控制中心，控制中心接收各控制基站传输的全局坐标系下的三维几何深度数据与其相对应的表面纹理数据,控制中心首先将各控制基站所采集的三维几何深度数据进行拼接得到人体三维模型,再对所述人体整体模型去除冗余,得到融合后的人体三维模型；控制中心然后对各个控制基站所采集的所有人体颜色的相重叠部分的纹理数据加权运算，得到融合后的纹理数据；控制中心最后将融合后的人体三维模型与融合后的纹理数据进行一一对应关联。

本发明所要解决的第三个技术问题在于提供一种在如上所述的三维成像系统中实现多控制基站同时标定的方法，包括下述步骤：

步骤A01，用高分辨率数码相机在多个不同的视角拍摄立体标靶获得标靶图像；所述立体标靶可覆盖测量空间且表面粘贴有若干编码标志点，每个标志点都有不同的编码带作为该为唯一性的标识；

步骤A02，对标靶图像中的编码标志点进行中心定位和解码，根据每个编码点不同的编码值获得其在不同视角图像之间的对应关系和图像坐标；

步骤A03，利用捆绑调整方法，每个不同编码的世界坐标X_j在拍摄视角i下的重投影的图像坐标为优化该重投影误差，如下式所示：