3D人体扫描建模量测方法及其系统技术方案

技术编号:14581194 阅读:223 留言:0更新日期:2017-02-08 11:38
一种3D人体扫描建模量测方法及其系统,方法采用步骤为:步骤一:布局体感摄像头,并选定一个为主摄像头;步骤二:通过标定算法,对副摄像头进行标定;步骤三:启动系统,体感摄像头自检;步骤四:检测人体数据;步骤五:判断人体数据是否达标,否则指示被扫描者做出动作,进入步骤四,是则进入下一步;步骤六:开始扫描,采集点云数据;步骤七:对点云数据进行分析,完成三维建模;步骤八:自动测量被扫描者尺寸。系统设置有图形工作站,该图形工作站的图像采集端分别连接有体感摄像头,该图形工作站的视频端连接有显示屏;所述体感摄像头在分为至少两组,每组所述体感摄像头在空间上呈环形分布,且每组所述体感摄像头间平行设置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D人体扫描建模
,具体涉及一种3D人体扫描建模量测方法及其系统。
技术介绍
3D建模通俗来讲就是通过三维制作软件,通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型,被广泛的应用到工业设计,服装行业,医疗等领域。在对人体进行3D建模过程中,人体参数的采集,将直接决定最终建模的时间和精确度,现在常规的方式主要有利用激光扫描、红外扫描等方式,在这种人体扫描方式下,装置结构复杂,整个系统复杂,占用空间较大,且设备成本高昂,现在也有借助手机,平板等,通过自带的摄像头进行人体参数采集,但采集方向单一,数据较少,计算方法复杂,导致最终建模不准确,应用领域受到很大限制。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足,提出一种架设简单,成本低廉,占用空间小,利用多个体感摄像头对不同方位同时进行扫描,测量数据精准,3D成型效果好,并能自动测试数据的3D人体扫描建模量测方法及其系统。具体技术方案如下:一种3D人体扫描建模量测方法,采用步骤为:步骤一:布局体感摄像头,并选定一个为主摄像头;步骤二:通过标定算法,对副摄像头进行标定;步骤三:启动系统,体感摄像头自检;步骤四:被扫描者进入扫描区,等待系统检测人体数据;步骤五:判断人体数据是否达标,否则指示被扫描者做出动作,进入步骤四,是则进入下一步;步骤六:开始扫描,采集点云数据;步骤七:对点云数据进行分析,完成三维建模;步骤八:自动测量被扫描者尺寸。进一步为,所述步骤二具体为:2.1启动单个标定;2.2选择源体感摄像头和目标摄像头;2.3在源体感摄像头点云中选择四个特征点;2.4在目标体感摄像头的点云中按顺序选择与源体感摄像头对应的四个特征点;2.5计算源体感摄像头到目标体感摄像头的变换矩阵;2.6判断变换矩阵的旋转分量是否异常,否则进入步骤2.8,是则进入步骤2.7;2.7清空源体感摄像头和目标体感摄像头中选择的特征点,进入步骤2.4;2.8得到单个标定矩阵。进一步为,所述步骤2.5中计算方法由PA=TBAPB]]>p0xAp1xAp2xAp3xAp0yAp1yAp2yAp3yAp0zAp1zAp2zAp3zA1111=TBAp0xBp1xBp2xBp3xBp0yBp1yBp2yBp3yBp0zBp1zBp2zBp3zB1111]]>得p0xAp1xAp2xAp3xAp0yAp1yAp2yAp3yAp0zAp1zAp2zAp3zA1111p0xBp1xBp2xBp3xBp0yBp1yBp2yBp3yBp0zBp1zBp2zBp3zB1111-1=TBA]]>其中PA为目标体感摄像头中四个特征点构成的位置矩阵;PB为源体感摄像头中四个特征点构成的位置矩阵;为源体感摄像头到目标体感摄像头的位姿变换矩阵。进一步为,所述步骤七具体为:7.1将副体感摄像头采集的点云统一到主坐标系下;7.2将副体感摄像头点云对齐到主体感摄像头;7.3去除地面点云;7.4聚类分割出最大点云;7.5点云去噪;7.6点云平滑;7.7移除离群点;7.8计算点云表面法线;7.9对点云进行表面泊松重建;7.10对表面模型进行纹理映射;7.11将模型数据写入三维模型文件;7.12建模完成。进一步为,所述步骤八具体为:8.1读取关节点位置;8.2根据人体标准尺寸数据库估算测量位置;8.3采用最小二乘法拟合测量曲线;8.4计算出测量曲线的长度;8.5显示测量线和测量值;8.6判断误差,超出设定值则,手动输入测量位置,进入步骤8.3;未超出设定值,则进入下一步;8.7保存测量值和测量位置。一种3D人体扫描建模量测的系统,设置有图形工作站,该图形工作站的图像采集端分别连接有体感摄像头,该图形工作站的视频端连接有显示屏;所述体感摄像头在分为至少两组,每组所述体感摄像头在空间上呈环形分布,且每组所述体感摄像头间平行设置。作为优选,所述体感摄像头为八只,每组为四只,且均匀分布,构成圆形,其中每只体感摄像头在水平方向的扫描角度为57度,在竖直方向的扫描角度为43度。作为优选,所述体感摄像头为Kinect。本专利技术的有益效果为:整体结构简单,架设方便,可广泛应用于各种人体3D成型场合的测量中;确定一个体感摄像头为主摄像头,其它摄像头均为副体感摄像头,便于位置确定,保证测量位置的准确性;在尺寸数据的测量中,在自动测量的基础上,可手动修正,使其测量数据更加准确,同时满足不同使用领域,对数据的需求。附图说明图1为本专利技术流程示意图;图2为本专利技术中体感摄像头单个标定的流程示意图;图3为本专利技术中点云数据分析的流程示意图;图4为本专利技术中尺寸测量的流程示意图;图5为本专利技术中系统结构框图;图6为本专利技术中体感摄像头的水平布置示意图;图7为本专利技术中体感摄像头的竖直布置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述,以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1至图4所示,一种3D人体扫描建模量测方法,采用步骤为:步骤一:布局八个体感摄像头,并选定一个为主摄像头,其余七个为副摄像头;步骤二:通过标定算法,对副摄像头进行标定;2.1启动单个标定;2.2选择源体感摄像头和目标摄像头;2.3在源体感摄像头点云中选择四个特征点;2.4在目标体感摄像头的点云中按顺序选择与源体感摄像头对应的四个特征点;2.5计算源体感摄像头到目标体感摄像头的变换矩阵,具体计算方法由PA=TBAPB]]>p0xAp1xAp2xAp3xAp0yAp1yAp2yAp3yAp0zAp1zAp2zAp3zA1111=TBAp0xBp1xBp2xBp3xBp0yBp1yBp2yBp3yBp0zBp1zBp2zBp3zB1111]]>得p0xAp1xAp2xAp3xAp0yAp1yAp2yAp3yAp0zAp1zAp2zAp3zA1111p0xBp1xBp2xBp3xBp0yBp1yBp2yBp3yBp0zBp1zBp2zBp3zB1111-1=TBA]]>其中PA为目标体感摄像头中四个特征点构成的位置矩阵;PB为源体感摄像头中四个特征点构成的位置矩阵;为源体感摄像头到目标体感摄像头的位姿变换矩阵;2.6判断变换矩阵的旋转分量是否异常,否则进入步骤2.8,是则进入步骤2.7;2.7清空源体感摄像头和目标体感摄像头中选择的特征点,进入步骤2.4;2.8得到单个标定矩阵。具体的标定顺序为依次标定K2对K1的变换矩阵、K3对K2的变换矩阵、K3对K4的变换矩阵、K4对K1的变换矩阵、K5对K1的变换矩阵、K6对K5的变换矩阵、K7对K6的变换矩阵、K7对K8的变换矩阵和K8对K5的变换矩阵,然后综合计算各个副体感摄像头相对主体感摄像头的变换矩阵,将各变换矩阵存到配置文件。步骤三:启动系统,体感摄像头自检,确定八个体感摄像头均正常连接;步骤四:检测人体骨骼数据;步骤五:判断人体骨骼数据是否达标,具体标准可采用是否检测到十个人体关键点,作为判断依据,否则指示被扫描者做出动作指定动作,如抬手,转圈等,进入步骤四,是则进入下一步;步骤六:检测到被扫描者保持姿势不动,开始扫描,采集点云数据;步骤七:对点云数据进行分析,完成三维建模;7.1将副体感摄像头采集的点云统一到主坐标系下;7.2将副体感摄像头点云对齐到主体感摄像头;7.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D人体扫描建模量测方法,其特征在于,采用步骤为:步骤一:布局体感摄像头,并选定一个为主摄像头;步骤二:通过标定算法,对副摄像头进行标定;步骤三:启动系统,体感摄像头自检;步骤四:被扫描者进入扫描区,等待系统检测人体数据;步骤五:判断人体数据是否达标,否则指示被扫描者做出动作,进入步骤四,是则进入下一步;步骤六:开始扫描,采集点云数据;步骤七:对点云数据进行分析,完成三维建模;步骤八:自动测量被扫描者尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种3D人体扫描建模量测方法,其特征在于,采用步骤为:步骤一:布局体感摄像头,并选定一个为主摄像头;步骤二:通过标定算法,对副摄像头进行标定;步骤三:启动系统,体感摄像头自检;步骤四:被扫描者进入扫描区,等待系统检测人体数据;步骤五:判断人体数据是否达标,否则指示被扫描者做出动作,进入步骤四,是则进入下一步;步骤六:开始扫描,采集点云数据;步骤七:对点云数据进行分析,完成三维建模;步骤八:自动测量被扫描者尺寸。2.根据权利要求1所述3D人体扫描建模量测方法,其特征在于:所述步骤二具体为:2.1启动单个标定;2.2选择源体感摄像头和目标摄像头;2.3在源体感摄像头点云中选择四个特征点;2.4在目标体感摄像头的点云中按顺序选择与源体感摄像头对应的四个特征点;2.5计算源体感摄像头到目标体感摄像头的变换矩阵;2.6判断变换矩阵的旋转分量是否异常,否则进入步骤2.8,是则进入步骤2.7;2.7清空源体感摄像头和目标体感摄像头中选择的特征点,进入步骤2.4;2.8得到单个标定矩阵。3.根据权利要求2所述3D人体扫描建模量测方法,其特征在于:所述步骤2.5中计算方法由PA=TBAPB]]>p0xAp1xAp2xAp3xAp0yAp1yAp2yAp3yAp0zAp1zAp2zAp3zA1111=TBAp0xBp1xBp2xBp3xBp0yBp1yBp2yBp3yBp0zBp1zBp2zBp3zB1111]]>得p0xAp1xAp2xAp3xAp0yAp1yAp2yAp3yAp0zAp1zAp2zAp3zA1111p0xBp1xBp2xBp3xBp0yBp1yBp2yBp3yBp0zBp1zBp2zBp3zB1111-1=TBA]]>其中PA为...

【专利技术属性】
技术研发人员:潘长松李美杰廖明星
申请(专利权)人:重庆七腾软件有限公司
类型:发明
国别省市:重庆;50

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