3D头皮扫描仪及其扫描方法技术

本发明专利技术涉及3D头皮扫描仪及其扫描方法，该方案包括主体、设于该主体顶端一侧的悬臂支架、用于驱动该悬臂支架旋转的驱动器及与该主体活动连接的头部支撑器；主体上设有控制端；悬臂支架上设有扇形轨道，该扇形轨道均匀间隔设有多个3D摄像模组，每个3D摄像模组均朝向用户头部方向设置并与控制端通信连接，以实现对扇形轨道针对的用户头部进行全方位扫描；驱动器与该悬臂支架连接主体的一端驱动连接，并能够以用户头部中心高度的水平线为轴驱动悬臂支架绕用户头部旋转；头部支撑器用于支撑用户下巴，以供3D摄像模组扫描。本申请具有能够快速且精确地建立用户的头部3D模型的优点，尤其是针对用户头皮进行建模。是针对用户头皮进行建模。是针对用户头皮进行建模。

【技术实现步骤摘要】
3D头皮扫描仪及其扫描方法


[0001]本专利技术涉及一种扫描仪，具体涉及3D头皮扫描仪及其扫描方法。

技术介绍

[0002]随着计算机硬软件技术和图像处理技术的高速发展，3D模型开始应用到各行各业当中。在人体3D建模时，通常通过3D人体扫描仪扫描人体而生成人体扫描模型。尤其是在植发手术或其他头部前，需要对用户的头皮情况进行专业检查，目前绝大多数都是人工手持扫描仪进行检测，无法针对性地对用户整个头皮部位进行精确分析并建模，从而影响手术质量，无法针对性地实施手术方案。
[0003]因此，亟待一种能够快速且精确地分析头皮情况，并能够生成精确模型的3D头皮扫描仪及其扫描方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了3D头皮扫描仪。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：3D头皮扫描仪包括主体、设于该主体顶端一侧的悬臂支架、用于驱动该悬臂支架旋转的驱动器及与该主体活动连接的头部支撑器；
[0006]主体上设有控制端；
[0007]悬臂支架上设有扇形轨道，该扇形轨道均匀间隔设有多个3D摄像模组，每个3D摄像模组均朝向用户头部方向设置并与控制端通信连接，以实现对扇形轨道针对的用户头部进行全方位扫描；
[0008]驱动器与该悬臂支架连接主体的一端驱动连接，并能够以用户头部中心高度的水平线为轴驱动悬臂支架绕用户头部旋转；
[0009]头部支撑器用于支撑用户下巴，以供3D摄像模组扫描。
[0010]进一步地，每个3D摄像模组包括RGB摄像头、3D结构光摄像头以及设于RGB摄像头和3D结构光摄像头周围的多个补光灯，均朝向朝向用户头部方向设置。此设置，利用RGB摄像头和3D结构光摄像头周围的多个补光灯配合，可看清头皮毛孔中的头发。
[0011]进一步地，相邻3D摄像模组之间夹角为25度～45度。如此，保证就算只取每张图像的中间图像，也能够完整地拼接成用户的头皮模型，且30度是本申请的较优间隔，比25度更小的角度检测效果毫无提升，且成本和计算量还显著提高，比45度更大的角度无法保证能够完整地拼接成用户的头皮模型。
[0012]进一步地，头部支撑器包括与主体旋转连接的转臂、设于该转臂远离主体一端的支撑平台及设于支撑平台顶部的下巴托，转臂以转臂和主体的连接点为原点，能够在水平面转动。此设置，使得头部支撑器不会阻挡人脸，且最高处的下巴托也是在头部的下巴下方，因此头部支撑器不会影响3D摄像模组扫描。
[0013]进一步地，支撑平台上设有两个握把，该握把位于远离下巴托的一端，以使得用户
在扫描时能够双手握住对应的握把。此设置，使得用户在检测时有更多的安全感，一般人在双手握持时能够更好地保证头部不会晃动，而如果双手没有握持对象就没有安全感，会导致头部不经意的晃动，如此能够防止用户检测时乱动头部导致最终建模不准确的问题。
[0014]进一步地，转臂能够沿主体高度方向上下运动和/或还包括升降椅，该升降椅的靠背高度低于用户的头部。此设置，通过两种途径都能够调节高度，适合不同身高的用户。
[0015]进一步地，悬臂支架在驱动器驱动下能够从用户正脸处至用户后脑勺处范围内(经过头顶)来回旋转，以使得能够完全扫描用户的头皮部位。此设置，限定了悬臂支架的旋转范围，其他范围对于扫描头皮来讲毫无疑义，因此只需要这个范围内的图像即可，可显著降低扫描时间。
[0016]应用于上述的3D头皮扫描仪的扫描方法，包括以下步骤：
[0017]初始化悬臂支架，以第一位置为初始点调整悬臂支架；
[0018]待用户调整好位置后，启动拍摄；
[0019]驱动器驱动悬臂支架旋转，每旋转设定角度拍摄多张RGB图像和同样数量的3D点云图，直至完全拍摄用户的头皮部位。
[0020]进一步地，还包括人头3D模型建模方法，该人头3D模型建模方法包括以下步骤：
[0021]将每次拍摄的点云图按照先配准第一张点云图和第二张点云图得到配准图，再将配准图与第三张点云图配准得到新的配准图，直至最后一张点云图配准完成，得到每次拍摄的最终配准图；
[0022]将最终配准图贴在对应的RGB图像上得到每次拍摄的扇形模型；
[0023]将第一个扇形模型与第二个扇形模型配准得到配准模型，再将配准模型与第三个扇形模型配准得到新的配准模型，直至最后一个配准模型配准完成得到完整的人头3D模型。
[0024]进一步地，每旋转设定角度拍摄五张RGB图像和同样数量的3D点云图，且每张RGB图像的拍摄角度差为30度，其中每次拍摄的第三张RGB图像和第三张3D点云图均竖直向下朝向用户的头顶。
[0025]工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本申请只需要用户的坐在指定位置，下巴靠在头部支撑器上，然后通过控制端操控启动驱动器驱动悬臂支架旋转，完成多次拍摄后即可拼接形成精确的人头3D模型，时间极短，几十秒即可完成，极大地降低了检查时间，也显著提升了检查质量，给予后期手术操作有力的支持；
[0026]2、与现有技术相比，本申请的多个3D摄像模组都朝向人头部设置，如此能够看清头皮毛孔中的头发，因为需要看清头皮毛孔中的头发，拍照视角必须尽量俯视，特别是太阳穴这种曲率大的区域，因此本申请的每个摄像头可只取中间图像，保证视角尽量俯视；
[0027]3、头部支撑器在用户检测完毕后可以转动移开，不阻碍用户起身离开，用户体验好。
附图说明
[0028]图1是本专利技术的结构示意图；
[0029]图2是本专利技术的具体操作示意图；
[0030]图3是悬臂支架位于P1点的示意图；
[0031]图4是悬臂支架位于P2点的示意图；
[0032]图5是悬臂支架位于P3点的示意图；
[0033]图6是悬臂支架位于P5点的示意图；
[0034]图7是悬臂支架位于P6点的示意图。
[0035]图中，A、主体；B、控制端；C、悬臂支架；D、扇形轨道；E、驱动器；F、头部支撑器；G、底板；H、升降椅；F1、下巴托；F2、握把；F3、支撑平台；F4、转臂；D1
‑
D5、摄像模组；D6、RGB摄像头；D7、补光灯；D8、3D结构光摄像头。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]本领域技术人员应理解的是，在本专利技术的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.3D头皮扫描仪，其特征在于，包括主体、设于该主体顶端一侧的悬臂支架、用于驱动该悬臂支架旋转的驱动器及与该主体活动连接的头部支撑器；所述主体上设有控制端；所述悬臂支架上设有扇形轨道，该扇形轨道均匀间隔设有多个3D摄像模组，每个所述3D摄像模组均朝向用户头部方向设置并与所述控制端通信连接，以实现对所述扇形轨道针对的用户头部进行全方位扫描；所述驱动器与该悬臂支架连接所述主体的一端驱动连接，并能够以用户头部中心高度的水平线为轴驱动所述悬臂支架绕用户头部旋转；所述头部支撑器用于支撑用户下巴，以供所述3D摄像模组扫描。2.根据权利要求1所述的3D头皮扫描仪，其特征在于，每个所述3D摄像模组包括RGB摄像头、3D结构光摄像头以及设于所述RGB摄像头和所述3D结构光摄像头周围的多个补光灯，均朝向朝向用户头部方向设置。3.根据权利要求1所述的3D头皮扫描仪，其特征在于，相邻所述3D摄像模组之间夹角为25度～45度。4.根据权利要求1所述的3D头皮扫描仪，其特征在于，所述头部支撑器包括与所述主体旋转连接的转臂、设于该转臂远离所述主体一端的支撑平台及设于所述支撑平台顶部的下巴托，所述转臂以所述转臂和所述主体的连接点为原点，能够在水平面转动。5.根据权利要求4所述的3D头皮扫描仪，其特征在于，所述支撑平台上设有两个握把，该握把位于远离所述下巴托的一端，以使得用户在扫描时能够双手握住对应的所述握把。6.根据权利要求4所述的3D头皮扫描仪，其特征在于，所述转臂能够沿所述主体高度方向上下运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑炜钢，余旭光，钱之川，刘东旭，
申请(专利权)人：杭州小肤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：