本發(fā)明涉及三維重建技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種三維采集裝置。

背景技術(shù)：

三維掃描儀掃描現(xiàn)實中的實物，再通過對掃描數(shù)據(jù)的處理可以得到數(shù)字模型，該數(shù)字模型可廣泛的應(yīng)用于3d打印、3d展示、服裝試穿以及工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域。

目前市場上已經(jīng)廣泛的存在手持式三維掃描儀，他需要人工手持環(huán)繞物體進行掃描，人為操作較為復(fù)雜。公告號為cn204007558u的中國專利公開了一種旋轉(zhuǎn)式三維掃描儀，雙目攝像頭對準物體，同時物體360°旋轉(zhuǎn)來完成掃描，這種掃描儀的各個視角位于同一平面，未對立體空間多視角進行掃描；公告號為cn204749287u的中國專利公開了一種矩陣式三維掃描裝置，該裝置采用多個相機立體環(huán)繞著物體矩陣式排列，雖然可以從立體空間多個視角掃描到三維數(shù)據(jù)，但代價是需要裝配多個相機，造成該系統(tǒng)成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種三維采集裝置，以實現(xiàn)低成本立體多視角掃描。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：一種三維采集裝置，包括支撐平板、旋轉(zhuǎn)裝置和圖像采集裝置，所述圖像采集裝置包含鏡頭和圖像傳感器，還包括平面鏡組，所述平面鏡組的各個平面鏡反射面順著所述支撐平板的邊沿，圍繞著所述支撐平板；

所述平面鏡組的各個平面鏡與所述支撐平板的夾角互不相等；

所述圖像采集裝置的采集口對著所述平面鏡組的反射面；

所述旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸線通過并且垂直于所述支撐平板；

所述旋轉(zhuǎn)裝置與所述支撐平板直接或間接地連接，用于驅(qū)動所述支撐平板旋轉(zhuǎn)，或者所述旋轉(zhuǎn)裝置與所述圖像采集裝置和所述平面鏡組直接或間接地連接，用于驅(qū)動所述圖像采集裝置和所述平面鏡組旋轉(zhuǎn)。

進一步地，所述圖像采集裝置的采集口對著所述支撐平板在所述平面鏡組中的虛像。

進一步地，所述支撐平板采用透明材質(zhì)，并且所述平面鏡組中的每一個平面鏡都有一部分位于所述支撐平板的上側(cè)，另一部分位于所述支撐平板的下側(cè)。

進一步地，所述支撐平板所在的支撐平面與所述第i個平面鏡的夾角為αi，所述夾角αi位于所述支撐平板上側(cè)以及所述平面鏡組反射面一側(cè)，并且有90°≤αi＜180°，其中1≤i≤k，k為所述平面鏡組的平面鏡個數(shù)。

進一步地，所述第i個平面鏡反射面與所述支撐平板所在的支撐平面交于線段li，線段li與線段li+1的夾角為θi，θi要滿足θi≥120°，其中1≤i≤k-1，k為所述平面鏡組的平面鏡個數(shù)。

進一步地，所述圖像采集裝置為照相機或攝像機或帶拍照功能的手機。

進一步地，還包括г形支架，所述г形支架的豎直部分位于所述平面鏡組的背面，所述г形支架的一端安裝有夾具，所述圖像采集裝置夾持在所述的夾具上，所述г形支架可沿豎直以及水平方向伸縮長度。

進一步地，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括固定底座和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與所述固定底座轉(zhuǎn)動連接；所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與所述支撐平板直接或間接地連接，或者所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與所述圖像采集裝置以及所述平面鏡組直接或間接地連接。

進一步地，還包括控制裝置，所述控制裝置包含嵌入式控制單元，所述控制裝置分別與所述旋轉(zhuǎn)裝置和所述圖像采集裝置電連接；所述旋轉(zhuǎn)裝置包含電機，所述電機用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)裝置進行旋轉(zhuǎn)。

進一步地，還包括投影裝置，所述投影裝置投影口對準待采集物或者對準待采集物在所述平面鏡組中的虛像；所述投影裝置與所述控制裝置電性連接，用于控制所述投影裝置的投影圖案以及投影的時機。

本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)對比，具有如下顯著優(yōu)點：

不僅可以從立體多視角掃描到待采集物，還具備低成本的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1提供的三維采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例1提供的旋轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例1提供的г形支架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例1提供的平面鏡夾角示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例2提供的三維采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例3提供的三維采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖1到附圖6中的標記：平面鏡組1、照相機2、支撐平板3、支撐平面3.1、旋轉(zhuǎn)裝置4、底座4.1、底座中心柱4.1.1、步進電機4.2、軸承4.3、齒輪4.4、旋轉(zhuǎn)件4.5、旋轉(zhuǎn)軸線4.6、г形支架5、第一水平滑桿5.1、第一水平滑桿固定端5.1.1、豎直支桿5.2、第二水平滑桿5.3、末端支桿5.4、夾具5.5、平面鏡支桿5.6、緊固螺栓5.7、緊固螺栓5.8、緊固螺栓5.9、控制器6、待采集物7、投影儀8。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。此外，下面所描述的各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

實施例1

如圖1所示，平面鏡組1的三個平面鏡反射面順著圓形支撐平板3的邊緣，環(huán)繞著支撐平板3。照相機2夾持在г形支架5上的夾具5.5上，并且照相機2的照相口對著支撐平板3在平面鏡組1中的虛像，當然，也可以直接對準平面鏡組1的反射面。支撐平板3用于放置待采集物7并且采用透明材質(zhì)，支撐平板3安裝在旋轉(zhuǎn)裝置4上，旋轉(zhuǎn)裝置4底部放置著控制器6。

如圖2所示，旋轉(zhuǎn)裝置4包括底座4.1、底座中心柱4.1.1、步進電機4.2、軸承4.3、齒輪4.4和旋轉(zhuǎn)件4.5。軸承4.3的內(nèi)圈固定在底座中心柱4.1.1上，旋轉(zhuǎn)件4.5固定在軸承4.3的外圈，齒輪4.4固定在旋轉(zhuǎn)件4.5的底部，為了使旋轉(zhuǎn)件4.5能夠帶動支撐平板3轉(zhuǎn)動，支撐平板3的中心與旋轉(zhuǎn)件4.5鍵連接，除了鍵連接外也可以采用其他可拆卸或不可拆卸的連接方式，比如螺紋連接或者焊接，另外支撐平板3也可以通過間接方式連接在旋轉(zhuǎn)件4.5上。旋轉(zhuǎn)件4.5與步進電機4.2通過齒輪傳動，旋轉(zhuǎn)軸線4.6通過支撐平板3的圓心并且垂直于支撐平板3。

控制器6包括驅(qū)動單元和嵌入式控制單元，步進電機4.2與驅(qū)動單元電連接，嵌入式控制單元分別與照相機2和驅(qū)動單元電連接?？刂破?控制旋轉(zhuǎn)裝置4的旋轉(zhuǎn)以及照相機2的采集時機。

如圖3所示，г形支架5包括第一水平滑桿5.1、第一水平滑桿固定端5.1.1、豎直支桿5.2、第二水平滑桿5.3、末端支桿5.4、夾具5.5、平面鏡支桿5.6、緊固螺栓5.7、緊固螺栓5.8和緊固螺栓5.9。豎直支桿5.2的一端與第一水平滑桿5.1活動連接，通過緊固螺栓5.9鎖緊固定在第一水平滑桿5.1上。第二水平滑桿5.3一端與豎直支桿5.2活動連接，通過緊固螺栓5.8鎖緊固定在豎直支桿5.2上。末端支桿5.4一端與第二水平滑桿5.3活動連接，通過緊固螺栓5.7鎖緊固定在第二水平滑桿5.3上。夾具5.5通過螺栓連接固定在末端支桿5.4的一端。平面鏡組1的各個平面鏡通過螺栓連接固定在平面鏡支桿5.6上。利用上述結(jié)構(gòu)г形支架5可沿豎直以及水平方向伸縮長度，可調(diào)整平面鏡組1和支撐平板3的距離，以及照相機2與平面鏡組1的距離。

如圖4，平面鏡組1的每個平面鏡都有一部位于支撐平板3的上側(cè)，另一部分位于支撐平板3的下側(cè)，這樣是為了保證每一個平面鏡都可以反射出待采集物7的底部，使得照相機2能夠采集到待采集物7的底部數(shù)據(jù)。支撐平板3所在的支撐平面3.1與第i個平面鏡的夾角為αi，夾角αi位于支撐平板3上側(cè)以及平面鏡組1反射面一側(cè)，3個平面鏡的各個αi分別為α1＝100°、α2＝120°、α3＝135°，α1，α2，α3也可以采用其他角度，但前提要求是α1≠α2≠α3。第i個平面鏡反射面與支撐平面3.1交于線段li，線段li與線段li+1的夾角為θi，其中θ1=θ2=150°。為使每個平面鏡中的像都是單次成像，θ1，θ2要大于120°，單次成像的好處能夠有效的利用照相機2的像素并且方便采集數(shù)據(jù)的后期處理。

實施例1具體使用方式為：將待采集物7放置在支撐平板3的中央，利用控制器6控制旋轉(zhuǎn)裝置4間歇性旋轉(zhuǎn)，比如0.3秒內(nèi)旋轉(zhuǎn)10°后靜止0.2秒，然后一直循環(huán)直到旋轉(zhuǎn)360°，同時在靜止的0.2秒內(nèi)控制器6控制照相機2進行拍照，最后利用pc機對數(shù)據(jù)進行處理得到三維模型。

實施例2

如圖5所示，與實施例1不同的地方在于：實施例2多了個投影儀8，以及控制器6還包括pc機，pc上圖未予顯示，另外平面鏡組1的平面鏡個數(shù)變?yōu)?個，其中α1＝90°、α2＝105°、α3＝120°、α4＝135°、α5＝150°并且θ1=θ2=θ3=θ4=120°。投影儀8的投影口對準待采集物7，當然，也可以對準待采集物7在平面鏡組1中的虛像。

實施例2具體使用方式為：pc機控制旋轉(zhuǎn)裝置4間歇性旋轉(zhuǎn)，同時pc機控制投影儀8投射圖案或者投射結(jié)構(gòu)光，同時控制照相機2拍照，最后利用pc機對數(shù)據(jù)進行處理得到三維模型。

其他的與實施例1相同，這里不再贅述。

實施例3

與實施例1不同地方在于采取支撐平板3不動，平面鏡組1和照相機2可以繞著支撐平板3旋轉(zhuǎn)，而實施例1中的是：支撐平板3可以旋轉(zhuǎn)但平面鏡組1和照相機2保持不動。具體的可以將實施例1進行改造，為了使平面鏡組1和照相機2能夠隨著旋轉(zhuǎn)裝置4旋轉(zhuǎn)，平面鏡組1和照相機2與旋轉(zhuǎn)件4.5可以直接或間接地連接。比如如圖6所示，旋轉(zhuǎn)件4.5改為空心柱形，г形支架5的第一水平滑桿固定端5.1.1固定在旋轉(zhuǎn)件4.5上，支撐平板3固定在底座中心柱4.1.1上。

其他的與實施例1相同，這里不再贅述。

實施例4

與實施例1不同的地方在于旋轉(zhuǎn)裝置4只包含一個步進電機，同時支撐平板3直接固定在步進電機的輸出軸上，通過步進電機的旋轉(zhuǎn)帶動支撐平板3的旋轉(zhuǎn)。

其他的與實施例1相同，這里不再贅述。

以上4個實施例只是本發(fā)明的較佳實施，僅用來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，比如平面鏡組1的平面鏡的個數(shù)也可以采用4、6個或者更多個。照相機2可以采用微單、單反、工業(yè)相機以及具備拍照功能的手機，當然也可以采用攝像機。投影儀8也可以采用單束激光器或者光柵投影設(shè)備。平面鏡組1和照相機2不僅限于一組，也可以采用兩到三組甚至更多，以節(jié)省采集時間。αi不僅僅限于90°≤αi＜180°，在0°＜αi＜90°也是可以的，比如實施例2也可以采用α1＝70°、α2＝85°、α3＝115°、α4＝132°、α5＝149°，之所以上述4個較佳實施例的角度采用90°≤αi＜180°，因為在這個范圍內(nèi)三維采集裝置會具備更好的采光條件以及更大的采集空間。根據(jù)具體待采集物體大小的不同，比如采集物可以是鞋也可以是人，在生產(chǎn)的時候可以改變本發(fā)明比例大小。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、改進、等同替換等，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。