【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描方法及装置。
技术介绍
1、3d摄像机是一种能够记录三维空间信息的摄像设备。它使用多个摄像头或传感器来捕捉场景中的深度信息，并将其转化为可以在计算机或其他设备上以三维形式呈现的数据。与传统的2d摄像机不同，3d摄像机能够捕捉到物体的形状、大小和位置，并且可以提供更加逼真的视觉效果。
2、3d摄像机通常使用了两种技术来实现三维感知：主动立体视觉和被动立体视觉。
3、主动立体视觉：这种技术使用了额外的光源或模式投射器来检测场景中的深度信息。常见的方法包括结构光、time-of-flight(tof)和相位偏移等。这些技术通过发送光或模式并观察其在场景中发生的变化来计算出三维点云数据。
4、被动立体视觉：这种技术利用多个摄像头或传感器来捕捉场景中的不同角度的图像。通过对这些图像进行比较和分析，可以计算出物体的深度信息。常见的方法包括立体匹配、三角测量和结构光等。
5、使用3d摄像机可以实现许多应用，如虚拟现实和增强现实、动画制作和电影特效、建筑和工业设计、人脸识别和姿势追踪等。它能够提供更加逼真的视觉体验，并且在许多领域的创作和应用中发挥重要的作用。
6、针对人脸扫描3d建模，现有方法包括单摄多帧扫描建模、多摄单帧扫描建模，多摄方式因为成本高、占地大，应用有限。单摄多帧方式包括设备固定人头转动扫描，人头固定设备以恒定半径旋转扫描；人头转动具有随意性导致扫描精度低；人的头型不规则、差异大，因此人头固定、设备以恒定半径旋转扫描时
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中3d人脸扫描装置存在摄像头与被扫描对象之间距离变化大，导致摄像头有效像素利用率低、点云密度差异大、3d模型精度低的缺陷，提供一种能够平衡摄像头与被扫描对象之间距离，提高摄像头有效像素利用率，减小点云密度差异从而提高3d模型建模精度的具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描方法及装置。
2、本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
3、一种具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描装置，其特点在于，所述3d扫描装置包括一底座、一旋转臂、一摄像头组件以及一处理装置，
4、所述底座上设有头部支撑位；
5、所述旋转臂的一端设有所述摄像头组件且另一端绕所述头部支撑位旋转，所述旋转臂到头部支撑位的距离可调节；
6、所述处理装置用于：
7、控制所述旋转臂及摄像头组件对头部支撑位上的拍摄对象进行初始化扫描；
8、利用所述初始化扫描获取的数据参数计算扫描拍摄对象的优选位置；
9、控制所述旋转臂及摄像头组件在所述优选位置上对头部支撑位上的拍摄对象进行再次扫描以获取拍摄对象的扫描影像。
10、较佳地，所述数据参数包括摄像头组件拍摄所述拍摄对象时的旋转臂的拍摄角度以及到拍摄对象的距离，所述处理装置用于利用旋转臂的拍摄角度以及到拍摄对象的距离计算扫描拍摄对象的优选位置。
11、较佳地，所述处理模块用于获取摄像头组件的视场角以及在拍摄角度获取拍摄对象的拍摄影像，获取摄像头组件到所述拍摄影像的最小距离作为所述到拍摄对象的距离，利用所述视场角、最小距离以及拍摄角度计算扫描拍摄对象的优选位置。
12、较佳地，所述处理模块用于获取摄像头组件的视场角以及在拍摄角度获取拍摄对象的拍摄影像，获取拍摄影像中拍摄目标的轮廓，利用拍摄角度以及视场角获取视场范围与所述拍摄目标的轮廓的相切位置，将所述相切位置作为所述拍摄角度的优选位置。
13、较佳地，所述处理模块用于根据预设参数在若干旋转臂的预设拍摄角度进行初始化扫描；
14、所述处理模块还用于获取每一预设拍摄角度对应的优选位置，在每一优选位置上进行再次扫描。
15、较佳地，对于一目标拍摄角度，所述处理模块用于：
16、获取目标拍摄角度的优选位置；
17、获取目标拍摄角度的下一拍摄角度以及所述下一拍摄角度的优选位置；
18、计算目标拍摄角度的优选位置与下一拍摄角度的优选位置在旋转臂上的距离差值；
19、利用每一拍摄角度以及每一拍摄角度的下一拍摄角度之间的距离差值获取摄像头组件的扫描轨迹。
20、较佳地，所述处理装置用于：
21、控制所述旋转臂及摄像头组件在一个预设拍摄角度处对头部支撑位上的拍摄对象进行初始化扫描；
22、利用所述初始化扫描获取的人脸影像以及人脸影像的镜像影像生成人脸影像的空间模型；
23、计算空间模型的空间坐标；
24、利用摄像头组件相对于所述空间坐标的空间位置关系、摄像头组件的视场角计算若干拍摄角度的优选位置。
25、较佳地，所述3d扫描装置还包括交互单元、角度传感器、旋转电机驱动器以及旋转臂伸缩控制器，交互单元用于向处理装置传输交互控制信号，角度传感器用于向处理装置传输旋转臂的角度信号且处理装置利用角度信号获取拍摄角度，所述旋转电机驱动器用于接收处理装置发送的电机控制信号并利用电机控制信号控制旋转臂旋转，所述旋转臂伸缩控制器用于接收处理装置发送的伸缩控制信号并利用伸缩控制信号控制旋转臂伸缩，所述处理装置用于：
26、设备上电开机；
27、系统初始化，设备自检复位，摄像头组件回到初始位；
28、在人头以下巴为支点固定后，摄像头组件开启，旋转臂伸长到最大距离；
29、摄像头组件利用旋转臂以支点为圆心旋转，检测摄像头组件与人脸之间的距离，获取拍摄角度以及距离之间的对应关系，然后回到初始位；
30、处理装置根据检测的拍摄角度和距离之间的关系规划轨迹以获取优选位置；
31、摄像头组件按照规划的轨迹进行二次扫描；
32、利用二次扫描获取的影像建立3d模型。
33、较佳地，所述3d扫描装置还包括一电机支架、一电机、一压力轴承，
34、所述电机支架与所述底座固定，所述电机通过电机固定件与所述电机支架固定；
35、所述电机的转子向上延伸并与电机齿轮固定；
36、所述电机齿轮与转动齿轮啮合，所述转动齿轮与压力轴承外圈的下表面固定，所述转动齿轮的下方设有位置传感器且下表面设有与位置传感器配合的限位凸起；
37、所述压力轴承的内圈与所述电机支架固定；
38、所述压力轴承的外圈的上表面与旋转臂的一端固定，所述旋转臂的另一端与所述摄像头组件固定；
39、所述摄像头组件中的摄像头拍摄方向对准所述压力轴承的轴线。
40、本专利技术还提供一种具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描方法，其特点在于，所述3d扫描方法利用如上所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描装置进行3d扫描。
41、符合本领域本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描装置，其特征在于，所述3D扫描装置包括一底座、一旋转臂、一摄像头组件以及一处理装置，
2.如权利要求1所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描装置，其特征在于，所述数据参数包括摄像头组件拍摄所述拍摄对象时的旋转臂的拍摄角度以及到拍摄对象的距离，所述处理装置用于利用旋转臂的拍摄角度以及到拍摄对象的距离计算扫描拍摄对象的优选位置。
3.如权利要求2所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描装置，其特征在于，所述处理模块用于获取摄像头组件的视场角以及在拍摄角度获取拍摄对象的拍摄影像，获取摄像头组件到所述拍摄影像的最小距离作为所述到拍摄对象的距离，利用所述视场角、最小距离以及拍摄角度计算扫描拍摄对象的优选位置。
4.如权利要求2所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描装置，其特征在于，所述处理模块用于获取摄像头组件的视场角以及在拍摄角度获取拍摄对象的拍摄影像，获取拍摄影像中拍摄目标的轮廓，利用拍摄角度以及视场角获取视场范围与所述拍摄目标的轮廓的相切位置，将所述相切位置作为所述拍摄角度的优选位置。
5.
6.如权利要求5所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描装置，其特征在于，对于一目标拍摄角度，所述处理模块用于：
7.如权利要求2所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描装置，其特征在于，所述处理装置用于：
8.如权利要求1所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描装置，其特征在于，所述3D扫描装置还包括交互单元、角度传感器、旋转电机驱动器以及旋转臂伸缩控制器，交互单元用于向处理装置传输交互控制信号，角度传感器用于向处理装置传输旋转臂的角度信号且处理装置利用角度信号获取拍摄角度，所述旋转电机驱动器用于接收处理装置发送的电机控制信号并利用电机控制信号控制旋转臂旋转，所述旋转臂伸缩控制器用于接收处理装置发送的伸缩控制信号并利用伸缩控制信号控制旋转臂伸缩，所述处理装置用于：
9.如权利要求1所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描装置，其特征在于，所述3D扫描装置还包括一电机支架、一电机、一压力轴承，
10.一种具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描方法，其特征在于，所述3D扫描方法利用如权利要求1至9中任意一项所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3D扫描装置进行3D扫描。
...【技术特征摘要】
1.一种具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描装置，其特征在于，所述3d扫描装置包括一底座、一旋转臂、一摄像头组件以及一处理装置，
2.如权利要求1所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描装置，其特征在于，所述数据参数包括摄像头组件拍摄所述拍摄对象时的旋转臂的拍摄角度以及到拍摄对象的距离，所述处理装置用于利用旋转臂的拍摄角度以及到拍摄对象的距离计算扫描拍摄对象的优选位置。
3.如权利要求2所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描装置，其特征在于，所述处理模块用于获取摄像头组件的视场角以及在拍摄角度获取拍摄对象的拍摄影像，获取摄像头组件到所述拍摄影像的最小距离作为所述到拍摄对象的距离，利用所述视场角、最小距离以及拍摄角度计算扫描拍摄对象的优选位置。
4.如权利要求2所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描装置，其特征在于，所述处理模块用于获取摄像头组件的视场角以及在拍摄角度获取拍摄对象的拍摄影像，获取拍摄影像中拍摄目标的轮廓，利用拍摄角度以及视场角获取视场范围与所述拍摄目标的轮廓的相切位置，将所述相切位置作为所述拍摄角度的优选位置。
5.如权利要求2所述的具有扫描轨迹自动规划功能的3d扫描装置，其特征在于，所述处理模块用于根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，刘华，陈伟，西文韬，
申请(专利权)人：深圳遇镜信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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