一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统及方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统及方法
本专利技术涉及一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统及方法。
技术介绍
实物外观数码化技术在很多领域都有广泛的应用。例如在我们熟知的数字博物馆概念中，虚拟的艺术品宝藏将被呈现在数字网络世界中，使普通观众能够在家中或者在家附近就能体验同等甚至更深刻的艺术欣赏，得到展馆更人性化的服务，而不受时间与空间乃至个人经济条件的客观限制。同时实物数码化技术在电脑游戏，数字电影，物理仿真，社交网络，汽车，文化纪念品，家居装饰品等产业都将有极大的应用潜力。数字化三维建模技术应用前景十分广阔，可以说深入到我们生活的方方面面，现有的可以用二维图片展示的地方，以后都会被数字化三维模型展示所取代。随着3D打印在全世界范围的风靡及3D打印机的家庭化，数字化三维建模技术作为3D打印的上游行业必将迅速发展。我们正面临着一个从二维图像到三维大数据的历史时代。目前国内外三维重建系统大致分为以下三类：第一类三维重建系统是通过相机成像模型，从二维图像中计算出物体的三维结构。这一类的方法成本较低，但是重建结果易受到其他因素的影响。第二类是利用精密的硬件设备...
【技术保护点】
一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统，其特征在于，包括管理单元、数据采集单元、数据处理单元和三维重建单元；所述管理单元控制数据采集单元、数据处理单元和三维重建单元的工作；所述数据采集单元用于采集物品的全方位的图像信息，并将采集到的图像信息传输至数据处理单元；所述数据处理单元接收图像信息，并对所述图像信息进行去噪及补偿处理；进一步将处理后的图像信息传输至三维重建单元；所述三维重建单元将处理后的图像信息进行位置和方向上的校准，利用光栅编码计算待重建物体的三维几何结构，并进行颜色贴图和材质复原，实现对物品的三维重建。
【技术特征摘要】
1.一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统，其特征在于，包括管理单元、数据采集单元、数据处理单元和三维重建单元；所述管理单元控制数据采集单元、数据处理单元和三维重建单元的工作；所述数据采集单元用于采集物品的全方位的图像信息，并将采集到的图像信息传输至数据处理单元；所述数据处理单元接收图像信息，并对所述图像信息进行去噪及补偿处理；进一步将处理后的图像信息传输至三维重建单元；所述三维重建单元将处理后的图像信息进行位置和方向上的校准，利用光栅编码计算待重建物体的三维几何结构，并进行颜色贴图和材质复原，实现对物品的三维重建；所述数据采集单元包括支撑台、可水平自转360度的置物台、光栅投影仪、照明设备和至少5个相机；所述支撑台用于支撑和固定置物台、光栅投影仪、照明设备和至少5个相机；所述置物台设置在支撑台上，所述置物台用于放置物品；所述光栅投影仪设于支撑台上正对置物台上方的位置，所述光栅投影仪将产生的一系列衍射条纹投射到放置在置物台上的物品上；所述照明设备设置在支撑台上，用于全方位为置物台上的物品照明；所述相机设置在支撑台上，用于拍摄物品的图像，并将图像信息传输到数据处理单元。2.根据权利要求1所述的一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统，其特征在于，所述数据处理单元包括反投影剔除模块和相对关系剔除模块；所述反投影剔除模块用于计算三维数据点在二维图像上的反投影点，如果反投影点在图像的物体上，那么认为是正确的有用的点，相反，如果反投影点落在图像的背景上，那么认为是错误的点，保留正确的反投影点，剔除错误的反投影点；所述相对关系剔除模块用于计算三维数据点同他邻居的三维点的距离，如果这个距离大于设定的阈值，认为这一点是游离在外的误差点，剔除游离在外的误差点。3.根据权利要求2所述的一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统，其特征在于，所述三维重建单元包括几何结构复原模块、颜色贴图模块和材质复原模块；所述几何结构复原模块利用光栅编码，计算待重建物体每一面的三维几何结构，再把多个面通过相机位置融合在一起，实现通过图像信息进行位置和方向上的校准，生成一个完整的三维物体；所述颜色贴图模块用于获取相机的精准的位置和方向信息，建立相机与需扫描物品的对应关系，得到从二维图像信息到三维重建物体的投射关系；得到二维图形上的颜色信息；采用基于三维物体区域分析的方法实现选择三维贴图上的颜色贴图；所述材质复原模块采用物体的反光率对比图实现对需扫描物品的材质复原。4.根据权利要求3所述的一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统，其特征在于，所述支撑台包括支撑架、球形龙骨和摇臂；所述支撑架放置于地面上，用于支撑和固定球形龙骨和摇臂；所述球形龙骨中心轴两端固定设于支撑架上，所述球形龙骨内部设有照明设备，所述置物台设于球形龙骨内部，使放置在置物台上的物品的全部表面均匀受光；所述摇臂设置于支撑架上，可沿球形龙骨纬线方向滑动；所述多个相机固定设置在摇臂上，用于采集球形龙骨内放置在置物台上的物品的图像信息。5.根据权利要求4所述的一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统，其特征在于，所述球形龙骨由多个直径不同的同心圆的圆环龙骨构成，所述照明设备设置在圆环龙骨内侧面上。6.根据权利要求5所述的一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统，其特征在于，所述照明设备包括多个LED灯，所述多个LED灯均匀设置在所有球形龙骨内部，用于使置物台上的物品所有方向均得到光照。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于光柵扫描的物体数字化三维重建系统，其特征在于，所述置物台包括透明平台、控制透明平台在平面上实现360度自转的电机和转台支撑；所述透明平台用于放置需扫描物品，所述电机控制透明平台在平面方向转动；所述转台支撑用于支撑透明平...
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