[发明专利]一种全景人体三维扫描及虚拟重建方法

说明书

本发明涉及一种三维扫描方法，尤其涉及一种全景人体三维扫描及虚拟重建方法。本发明要解决的技术问题是提供一种只需要单个摄像头就能够对人体进行三维扫描、可以将扫描后的人体数据实现虚拟重建、对设备要求较低的基于单目视频全景人体三维扫描及虚拟重建方法。为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种全景人体三维扫描及虚拟重建方法，实施设备包括摄像头、环形导轨支架、计算机、支杆和底座。本发明对人体扫描是非入侵式的，系统便宜简单，充分利用了现有的数据库，简化了数据采集的过程，将大多部分工作转移到与数据库的对比和匹配上，可以完全交给计算机辅助完成。

技术领域

本发明涉及一种三维扫描方法，尤其涉及一种全景人体三维扫描及虚拟重建方法。

背景技术

国际上常用的人体扫描仪有Telmat的SYMCAD、TurboFlash/3D、TC2-3T6等，但是目前三维人体测量产品价位较高，一套系统售价在几百万以上，需要对个摄像头，对设备要求高，因此亟需研发一种只需要单个摄像头就能够对人体进行三维扫描、可以将扫描后的人体数据实现虚拟重建、对设备要求较低的基于单目视频全景人体三维扫描及虚拟重建方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服目前三维人体测量产品价位较高、需要对个摄像头、对设备要求高的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种只需要单个摄像头就能够对人体进行三维扫描、可以将扫描后的人体数据实现虚拟重建、对设备要求较低的基于单目视频全景人体三维扫描及虚拟重建方法。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种全景人体三维扫描及虚拟重建方法，实施设备包括摄像头、环形导轨支架、计算机、支杆和底座，摄像头与计算机相连，计算机与人体运动三维姿态数据库联通，可以进行数据交互，摄像头装有环形导轨支架，环形导轨支架下部安装有支杆，支架底端安装有底座，摄像头可以围绕人体360°拍摄，然后将采集到的人体轮廓数据输入计算机，通过函数算法与数据库内的数据进行匹配，完成各种虚拟三维重建。

优选地，环形导轨支架采用硬质合金钢。

优选地，摄像头与水平面的夹角为-45度。

工作原理：摄像头与计算机相连，计算机与人体运动三维姿态数据库联通，可以进行数据交互，摄像头装有环形导轨支架，环形导轨支架下部安装有支杆，支架底端安装有底座，摄像头可以围绕人体360°拍摄，然后将采集到的人体轮廓信息作为图像匹配的数据源从数据库中检索三维运动数据，通过分析多种人体轮廓特征的表达方式，例如放射不变量、轮廓签名、傅里叶描绘、形状上下文等，设计组合特征轮廓表达方式，实现了基于数据库的人体虚拟三维重建过程。

总的流程可分为5部分，人体外形和动作的采集，人体全景优化，人体特征提取，与数据库中的数据进行匹配，从中选取三维姿态，最终完成三维重建。

摄像头360°对人体进行拍摄，完成人体外形和动作的采集。

优化过程首先需要建立一个模型，建模的过程是一个构建相似函数的过程，在这个过程中需要考虑相机的位置参数、图像描绘参数和物理约束等诸多因素，建模的目的在于在给定的参数条件下，构建一个相似性函数，函数的参数包括人体形态参数、身体形状和外形参数，而且通常会有一个函数在给定的参数下来表述人体在图像区域中的姿态，原始输入的视频通常也不是直接使用的，它被描述成边缘、色彩区域和阴影等信息，然后匹配一个函数来匹配视频输入和人体模型的姿态，来评估模型和视频输入的匹配程度。