一种三维成像建模的方法与流程

1.本发明涉及图形图像处理技术领域，尤其涉及一种三维成像建模的方法。


背景技术：

2.传统的物体形状二维测量丢失了深度信息。随着科学技术和工业生产的迅速发展，许多领域都需要对三维物体的形状进行快速准确的测量。三维成像技术能够保存物体三维空间信息(包括三维形貌、灰度、颜色信息)，并在重建过程中可以完整地恢复物体的三维特征，具有重要的科学价值。目前广泛采用的结构光方法(structuredlight)是一种利用辅助的结构光照明获取物体三维像的技术，它采用的技术方案是投影一个载频条纹到被成像的物体表面，利用成像设备从另一个角度记录受被成像物体高度调制的变形条纹图像，再从获取的变形条纹图中数字解调重建出被测物体的三维数字像。而传统的三维成像建模方法步骤繁琐难以操作，精度不高，在采集物体信息时，采集设备不能根据需求及时变动位置，且相邻两个设备采集面积并不重叠，大大的降低了成像建模的精度。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决上述问题而提供的一种能够多方位对物体进行数据采集，各个数据采集设备之间相互重叠，增大成像建模的精密度，且成像建模所用的数据采集设备可个根据物体大小或形状及时调整位置，结构稳定使用简便的三维成像建模的方法。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种三维成像建模的方法，包括如下步骤：s1: 设立旋转机构与多组数据采集设备；s2：将物体固定在旋转机构上后调整多组数据采集设备；s3：保持当前状态并使旋转机构转动；s4：数据采集设备根据物体转动采集表面数据信息并储存；s5：将各组设备数据统一集中处理；s6：通过计算机将数据生成网格与纹理；s7：导出模型。
5.优选的，其中数据采集设备在旋转机构内可移动，所述数据采集设备至少为三组，且数据采集设备包括摄影机与投影仪，每相邻两个所述摄影机或投影仪的照射或投影面相互重叠。
6.优选的，所述步骤s2中，调整多组数据采集设备，使摄影机与投影仪的输出端对准物体并聚焦，摄影机与投影仪的信息数据传输至外置计算机内，通过观察外置计算机内的影响，从而判断每相邻两个摄影机或投影仪的照射或投影面是否相互重叠。
7.优选的，所述步骤s2完成后，驱动旋转机构，此时物体在多组数据采集设备的照射下进行转动，物体转动一周时，多组数据采集设备将收集物体表面一周的数据信息并传输至外置计算机内并储存。
8.优选的，所述步骤s4中，可数据采集可通过多组摄影机、多组投影仪或摄影机与投影仪相结合的方式进行采集。
9.优选的，所述步骤s6中，数据进入外置计算机内后建立密集点云，根据投影仪或摄影机收集物体表面点的集合，根据若干个点形成物体表面轮廓，根据物体表面的轮廓信息生成网格。
10.优选的，所述旋转机构通过电机驱动，所述电机的输出端设有转台，所述转台上固定有物体，其中旋转机构还包括架体、曲形滑轨、夹板与固定架，所述架体呈c状设立，所述曲形滑轨固定在架体上方的拐角处，所述夹板可根据曲形滑轨的轨迹移动，所述夹板内设有可翻转的固定架，所述固定架的两端设有摄影机与投影仪，所述固定架通过锁紧装置固定在夹板内。
11.优选的，所述曲形滑轨呈矩形空腔结构，所述曲形滑轨的两侧设有第一滑槽，所述曲形滑轨内壁底部设有第二滑槽，所述曲形滑轨内设有滑动盒，所述滑动盒的顶部设有滑轮，所述滑动盒的两侧设有沉孔，所述滑轮与曲形滑轨的顶部相配合，所述夹板在第二滑槽处穿过曲形滑轨与滑动盒固定连接，所述滑动盒通过曲形滑轨两侧的夹紧螺杆限位，所述夹紧螺杆在第一滑槽处穿过曲形滑轨抵至滑动盒两侧的沉孔内。
12.优选的，所述夹板与固定架之间通过锁紧螺杆锁紧，所述摄影机或投影仪照射物体时，所述锁紧螺杆贯穿夹板与固定架向另一夹板处延伸。
13.优选的，所述夹板与固定架至少为三组，其中一组夹板和固定架设在物体的正上方。
14.本发明公开的一种三维成像建模的方法，包括如下步骤：设立旋转机构与多组数据采集设备；将物体固定在旋转机构上后调整多组数据采集设备；保持当前状态并使旋转机构转动；数据采集设备根据物体转动采集表面数据信息并储存；将各组设备数据统一集中处理；通过计算机将数据生成网格与纹理；导出模型；该发明三维成像建模的方法能够多方位对物体进行数据采集，各个数据采集设备之间相互重叠，增大成像建模的精密度，且成像建模所用的数据采集设备可个根据物体大小或形状及时调整位置，结构稳定使用简便。
附图说明
15.图1为本发明一种三维成像建模的方法的流程示意图。
16.图2为本发明一种三维成像建模的方法中旋转机构的结构示意图。
17.图3为本发明一种三维成像建模的方法中滑动盒的结构示意图。
18.图4为本发明一种三维成像建模的方法中固定架的结构示意图。
19.其中：1、架体；2、曲形滑轨；21、第一滑槽；22、第二滑槽；3、夹板；4、固定架；41、摄影机；42、投影仪；43、锁紧螺杆；5、电机；6、转台；7、物体；8、夹紧螺杆；9、滑动盒；91、滑轮；92、沉孔。
具体实施方式
20.请参阅图1；本发明的技术方案为：一种三维成像建模的方法，包括如下步骤：s1: 设立旋转机构与多组数据采集设备；s2：将物体固定在旋转机构上后调整多组数据采集设备；
s3：保持当前状态并使旋转机构转动；s4：数据采集设备根据物体转动采集表面数据信息并储存；s5：将各组设备数据统一集中处理；s6：通过计算机将数据生成网格与纹理；s7：导出模型。
21.其中数据采集设备在旋转机构内可移动，所述数据采集设备至少为三组，且数据采集设备包括摄影机与投影仪，每相邻两个所述摄影机或投影仪的照射或投影面相互重叠。
22.在本发明中，所述步骤s2中，调整多组数据采集设备，使摄影机与投影仪的输出端对准物体并聚焦，摄影机与投影仪的信息数据传输至外置计算机内，通过观察外置计算机内的影响，从而判断每相邻两个摄影机或投影仪的照射或投影面是否相互重叠；所述步骤s2完成后，驱动旋转机构，此时物体在多组数据采集设备的照射下进行转动，物体转动一周时，多组数据采集设备将收集物体表面一周的数据信息并传输至外置计算机内并储存；所述步骤s4中，可数据采集可通过多组摄影机、多组投影仪或摄影机与投影仪相结合的方式进行采集；所述步骤s6中，数据进入外置计算机内后建立密集点云，根据投影仪或摄影机收集物体表面点的集合，根据若干个点形成物体表面轮廓，根据物体表面的轮廓信息生成网格。
23.请参阅图2
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4，所述旋转机构通过电机5驱动，其中电机5为步进电机，所述电机5的输出端设有转台6，所述转台6上固定有物体7，其中旋转机构还包括架体1、曲形滑轨2、夹板3与固定架4，所述架体1呈c状设立，所述曲形滑轨2固定在架体1上方的拐角处，所述夹板3可根据曲形滑轨2的轨迹移动，所述夹板3内设有可翻转的固定架4，所述固定架4的两端设有摄影机41与投影仪42，所述固定架4通过锁紧装置固定在夹板内；在使用时，通过固定架4的翻转，选择使用摄影机41或投影仪42，多组数据采集设备可统一使用摄影机41或投影仪42，或以摄影机41和投影仪42结合的方式使用。
24.其中，所述曲形滑轨2呈矩形空腔结构，所述曲形滑轨2的两侧设有第一滑槽21，所述曲形滑轨2内壁底部设有第二滑槽22，所述曲形滑轨2内设有滑动盒9，所述滑动盒9的顶部设有滑轮91，所述滑动盒9的两侧设有沉孔92，所述滑轮91与曲形滑轨2的顶部相配合，所述夹板3在第二滑槽22处穿过曲形滑轨2与滑动盒9固定连接，所述滑动盒9过曲形滑轨2两侧的夹紧螺杆8限位，所述夹紧螺杆8在第一滑槽21处穿过曲形滑轨2抵至滑动盒9两侧的沉孔92内，此时滑动盒9无法在曲形滑轨2内移动。
25.作为优选方案，所述夹板3与固定架4之间通过锁紧螺杆43锁紧，所述摄影机41或投影仪42照射物体7时，所述锁紧螺杆43贯穿夹板3与固定架4向另一夹板3处延伸；所述夹板3与固定架4至少为三组，其中一组夹板3和固定架4设在物体7的正上方，是摄影机41或投影仪42垂直照射物体7并采集。
26.该发明三维成像建模的方法的工作原理为：通过多组摄影机41、多组投影仪42或摄影机41与投影仪42相结合对物体7进行照射，且每两个相邻的数据采集设备的照射或投影面相互重叠，物体7通过电机5驱动进行转动，物体7转动一周时，多组数据采集设备将收集物体7表面一周的数据信息并传输至外置计算机内并储存，所述步骤s6中，数据进入外置计算机内后建立密集点云，根据投影仪或摄影机收集物体表面点的集合，根据若干个点形
成物体表面轮廓，根据物体表面的轮廓信息生成网格；而摄影机41与投影仪42的位置在曲形滑轨2内可滑动，可根据物体7的大小或形状及时调整位置并判断使用摄影机41或投影仪42，由于摄影机41与投影仪42固定在固定架4内，固定架4固定在夹板3内，夹板3穿过曲形滑轨2的底部与滑动盒9连接，滑动盒9在曲形滑轨2内移动时带动夹板3移动，此时摄影机41与投影仪42对物体7的照射角度能够及时调整，增大物体成像的精密性。
27.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。