本發(fā)明涉及一種三維掃描儀技術(shù)，具體涉及一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)定位方法及裝置。

背景技術(shù)：

三維掃描是集光、機(jī)、電荷計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于對(duì)物體空間外形和結(jié)構(gòu)及色彩進(jìn)行掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)，它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)，為實(shí)物數(shù)字化提供了相當(dāng)方便的手段，然而傳統(tǒng)的三維掃描設(shè)備多為接觸式掃描器或激光掃描儀，采用接觸式測(cè)量速度慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能滿足現(xiàn)代測(cè)量的需要，而激光掃描儀對(duì)人體具有輻射作用，容易引起人體的不適，大大限制了激光掃描儀的使用。

為了解決接觸式掃描儀和激光掃描儀對(duì)人體掃描所存在的不足，目前對(duì)人體掃描采用非接觸式拍照掃描裝置，通過(guò)對(duì)人體的多方位進(jìn)行拍照，并對(duì)圖像進(jìn)行處理，獲取人體的三維坐標(biāo)，從而構(gòu)建三維人體模型，該方法中，獲取人體的三維坐標(biāo)的精確性決定了構(gòu)建三維人體模型的準(zhǔn)確度，對(duì)于拍照式掃描裝置，由于部件的安裝偏差的原因，使得攝像機(jī)安裝后與設(shè)計(jì)位置具有偏差，從而導(dǎo)致拍照后對(duì)圖像的處理所獲得的三維坐標(biāo)不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致三維建模不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)定位方法及裝置。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)定位方法，包括以下步驟：

設(shè)置具有標(biāo)定塊的標(biāo)定體；

獲取標(biāo)定體上標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)；

對(duì)標(biāo)定塊三維坐標(biāo)與標(biāo)定塊預(yù)設(shè)特征編碼進(jìn)行對(duì)比；

調(diào)整攝像機(jī)組的位置，完成攝像機(jī)組的定位。

進(jìn)一步地，所述標(biāo)定體為表面設(shè)置標(biāo)定塊的立體結(jié)構(gòu)，所述標(biāo)定塊為具有特征編碼的特征圖案；所述特征編碼為記載當(dāng)標(biāo)定體處于設(shè)定位置時(shí)的角點(diǎn)對(duì)應(yīng)的真實(shí)世界的三維坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述設(shè)置具有標(biāo)定塊的標(biāo)定體，具體為將具有標(biāo)定塊的標(biāo)定體設(shè)置在掃描裝置的中心位置。

進(jìn)一步地，所述獲取標(biāo)定體上標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)，具體包括：

設(shè)置在掃描裝置上的攝像機(jī)組采集標(biāo)定體的圖像；

查找圖像中的標(biāo)定塊并進(jìn)行標(biāo)定塊的匹配；

計(jì)算匹配標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)信息。

進(jìn)一步地，所述攝像機(jī)組為全方位布設(shè)在待掃描對(duì)象的集群式攝像機(jī)組。

進(jìn)一步地，所述對(duì)標(biāo)定塊三維坐標(biāo)與標(biāo)定塊預(yù)設(shè)特征編碼進(jìn)行對(duì)比，具體包括：對(duì)計(jì)算的標(biāo)定塊三維坐標(biāo)與標(biāo)定塊預(yù)設(shè)的特征編碼代表的三維坐標(biāo)值進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算坐標(biāo)差值，根據(jù)坐標(biāo)差值生成攝像機(jī)調(diào)整參數(shù)。

進(jìn)一步地，所述調(diào)整攝像機(jī)組的位置，完成攝像機(jī)組的定位，具體包括：根據(jù)上述生成的攝像機(jī)組調(diào)整參數(shù)，對(duì)攝像機(jī)組的控制器發(fā)送控制命令，攝像機(jī)組的控制器對(duì)攝像機(jī)的水平傳動(dòng)部件和豎直傳動(dòng)部件進(jìn)行控制，調(diào)整攝像頭的拍照距離和拍照角度，使攝像頭的中點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)定體的中點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)組的定位。

一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)的定位裝置，包括：

標(biāo)定單元，用于提供標(biāo)定參照信息；

采集單元，用于獲取具有標(biāo)定塊的標(biāo)定體圖像；

處理單元，對(duì)采集單元采集的標(biāo)定體圖像進(jìn)行標(biāo)定塊的提取與匹配，并計(jì)算標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)，并將該三維坐標(biāo)與標(biāo)定塊的特征編碼對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)三維坐標(biāo)值進(jìn)行比對(duì)，產(chǎn)生對(duì)攝像機(jī)組的控制命令；

驅(qū)動(dòng)控制單元，接收處理單元對(duì)攝像機(jī)組的控制命令，控制攝像機(jī)組的控制器，使其對(duì)攝像機(jī)組的距離及拍攝角度進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步地，所述采集單元設(shè)置在掃描裝置上的360度全方位的集群式攝像機(jī)組。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過(guò)設(shè)定標(biāo)定體對(duì)人體掃描設(shè)備的攝像機(jī)組 進(jìn)行調(diào)整，在標(biāo)定體上設(shè)置具有特征編碼的標(biāo)定塊，根據(jù)攝像機(jī)組拍照的圖像信息計(jì)算標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)值，然后將該計(jì)算的三維坐標(biāo)值與特征編碼對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，將對(duì)比后的坐標(biāo)差轉(zhuǎn)換為攝像頭與預(yù)設(shè)位置的參數(shù)調(diào)整值，通過(guò)獲得的參數(shù)調(diào)整值形成對(duì)攝像頭的控制命令，通過(guò)控制器對(duì)攝像頭進(jìn)行調(diào)整，使得攝像機(jī)組的拍攝角度和距離均處在設(shè)定位置上，從而提高對(duì)人體掃描的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提出的一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)定位方法流程圖；

圖2是本發(fā)明提出的所述獲取標(biāo)定體上標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)方法流程圖；

圖3是本發(fā)明提出的一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)定位裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述標(biāo)定體結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述標(biāo)定塊排列示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例一

參見(jiàn)圖1，是本發(fā)明提出的一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)定位方法流程圖。

如圖1所示，一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)定位方法，包括以下步驟：

步驟101，設(shè)置具有標(biāo)定塊的標(biāo)定體；

其中，在步驟101中，所述標(biāo)定體為表面設(shè)置標(biāo)定塊的立體結(jié)構(gòu)，所述標(biāo)定塊為具有特征編碼的特征圖案；所述特征編碼為記載當(dāng)標(biāo)定體處于設(shè)定位置時(shí)的角點(diǎn)對(duì)應(yīng)的真實(shí)世界的三維坐標(biāo)。

上述步驟101中，所述設(shè)置具有標(biāo)定塊的標(biāo)定體，具體為將具有標(biāo)定塊的標(biāo)定體設(shè)置在掃描裝置的中心位置。

本發(fā)明實(shí)施例中，標(biāo)定體可以是立體方形結(jié)構(gòu)，也可以是圓柱結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供的標(biāo)定體以滿足掃描裝置中的所有攝像頭能夠拍攝到該標(biāo)定體為準(zhǔn)，對(duì)標(biāo)定體的具體結(jié)構(gòu)不作限制，優(yōu)選的，標(biāo)定體采用立體方形結(jié)構(gòu)，便于對(duì)拍照?qǐng)D像的提取。

本發(fā)明實(shí)施例中，在標(biāo)定體上設(shè)置的標(biāo)定塊，標(biāo)定塊為記載特征編碼的特 征圖案，該特征圖案可以是通過(guò)排列組合形成具有角點(diǎn)的可識(shí)別的圖案，可以是由黑白格組合的特征圖案，也可以是其他點(diǎn)組成的特征圖案，或是其他具有角點(diǎn)的不規(guī)則圖形通過(guò)隨機(jī)組合形成的特征圖案，每個(gè)特征圖案對(duì)應(yīng)唯一的特征編碼，即每個(gè)標(biāo)定塊具有唯一的特征編碼，該特征編碼信息包含了當(dāng)標(biāo)定塊放置在掃描裝置中心點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)真實(shí)世界的三維坐標(biāo)值。

步驟102，獲取標(biāo)定體上標(biāo)定塊三維坐標(biāo)；

上述步驟102中，通過(guò)掃描裝置上的攝像機(jī)組對(duì)標(biāo)定體進(jìn)行圖像獲取，并對(duì)圖像中的標(biāo)定塊進(jìn)行提取計(jì)算其三維坐標(biāo)。

步驟103，對(duì)標(biāo)定塊三維坐標(biāo)與標(biāo)定塊預(yù)設(shè)特征編碼進(jìn)行對(duì)比；

其中，對(duì)步驟103中，所述對(duì)標(biāo)定塊三維坐標(biāo)與標(biāo)定塊預(yù)設(shè)特征編碼進(jìn)行對(duì)比，具體包括：對(duì)計(jì)算的標(biāo)定塊三維坐標(biāo)與標(biāo)定塊預(yù)設(shè)的特征編碼代表的三維坐標(biāo)值進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算坐標(biāo)差值，根據(jù)坐標(biāo)差值生成攝像機(jī)調(diào)整參數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)攝像頭采集圖像對(duì)標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)信息進(jìn)行獲取，標(biāo)定塊的預(yù)設(shè)特征編碼對(duì)應(yīng)的為標(biāo)定塊處于設(shè)定位置時(shí)的真實(shí)世界的三維坐標(biāo)，將計(jì)算的三維坐標(biāo)值與特征編碼對(duì)應(yīng)的真實(shí)世界的三維坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，得到計(jì)算的三維坐標(biāo)值相對(duì)于真實(shí)世界的三維坐標(biāo)的差值，通過(guò)該差值進(jìn)行變換得到用于計(jì)算攝像頭的調(diào)整參數(shù)。

步驟104，調(diào)整攝像機(jī)組的位置，完成攝像機(jī)組的定位。

其中，在步驟104中，所述調(diào)整攝像機(jī)組的位置，完成攝像機(jī)組的定位，具體包括：根據(jù)上述生成的攝像機(jī)組調(diào)整參數(shù)，對(duì)攝像機(jī)組的控制器發(fā)送控制命令，攝像機(jī)組的控制器對(duì)攝像機(jī)的水平傳動(dòng)部件和豎直傳動(dòng)部件進(jìn)行控制，調(diào)整攝像頭的拍照距離和拍照角度，使攝像頭的中點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)定體的中點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)組的定位。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)定標(biāo)定體對(duì)人體掃描設(shè)備的攝像機(jī)組進(jìn)行調(diào)整，在標(biāo)定體上設(shè)置具有特征編碼的標(biāo)定塊，根據(jù)攝像機(jī)組拍照的圖像信息計(jì)算標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)值，然后將該計(jì)算的三維坐標(biāo)值與特征編碼對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，將對(duì)比后的坐標(biāo)差轉(zhuǎn)換為攝像頭與預(yù)設(shè)位置的參數(shù)調(diào)整值，通過(guò)獲得的參數(shù)調(diào)整值形成對(duì)攝像頭的控制命令，通過(guò)控制器對(duì)攝像頭進(jìn)行調(diào)整，使得攝像機(jī)組的拍攝角度和距離均處在設(shè)定位置上，提高對(duì)人體掃描的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述攝像機(jī)組為360度布設(shè)在掃描裝置上的集群式攝像機(jī)組。通過(guò)布設(shè)的360度全方位的集群式攝像機(jī)組進(jìn)行圖像獲取，掃描范圍全面，為后期的數(shù)據(jù)處理提高精度。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)集群式攝像頭接收控制器的控制命令進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)組的定位，攝像頭陣列以全方位掃描方式安裝在掃描支架上，通過(guò)掃描支架上設(shè)置的水平傳動(dòng)部件和豎直傳動(dòng)部件分別實(shí)現(xiàn)相對(duì)于水平面的角度轉(zhuǎn)動(dòng)和相對(duì)于豎直方向上的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，其中每個(gè)攝像頭的水平傳動(dòng)部件和豎直傳動(dòng)部件均包含驅(qū)動(dòng)電機(jī)；這樣，攝像頭能夠在兩個(gè)自由度上進(jìn)行角度的電控調(diào)整，非常方便，調(diào)整范圍能夠滿足實(shí)際使用要求。

本發(fā)明實(shí)施例中，標(biāo)定塊的特征編碼唯一對(duì)應(yīng)的是該標(biāo)定塊的中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)于該標(biāo)定體處于設(shè)定位置時(shí)的真實(shí)世界的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明實(shí)施例中，標(biāo)定塊為中間含有特殊圖案的的正方形，每個(gè)正方形中間的圖案是唯一的，為對(duì)應(yīng)的標(biāo)定塊的特征編碼，通過(guò)對(duì)比標(biāo)定塊圖案，獲取標(biāo)定塊的特征編碼，其中，特征編碼所代表的為對(duì)應(yīng)的正方形中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

實(shí)施例二

參見(jiàn)圖2，是本發(fā)明提出的所述獲取標(biāo)定體上標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)方法流程圖。

在實(shí)施例一種所述的獲取標(biāo)定體上標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)，具體包括：

步驟201，設(shè)置在掃描裝置上的攝像機(jī)組采集標(biāo)定體的圖像；

在步驟201中，掃描裝置上的攝像機(jī)組為360度全方位布設(shè)的集群式攝像機(jī)組，標(biāo)定體設(shè)置在掃描裝置的中心處，通過(guò)集群式攝像機(jī)組對(duì)標(biāo)定體進(jìn)行全方位圖像采集。

步驟202，查找圖像中的標(biāo)定塊并進(jìn)行標(biāo)定塊的匹配；

在步驟202中，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)組采集的圖像進(jìn)行標(biāo)定塊進(jìn)行查找和提取，并對(duì)標(biāo)定塊進(jìn)行匹配。

對(duì)每幅圖像中的標(biāo)定塊的提取采用SIFT特征提取方法，保證提取的標(biāo)定塊對(duì)圖像旋轉(zhuǎn)、尺寸縮放、平移保持不變性，具有一定程度的穩(wěn)定性，由于標(biāo)定塊為便于識(shí)別的特征圖案，該特征圖案就有簡(jiǎn)潔，便于識(shí)別的特征，因此普通 的攝像裝置可以滿足標(biāo)定塊的采集。在每幅圖像的標(biāo)定塊提取后，進(jìn)行標(biāo)定塊的匹配，當(dāng)匹配標(biāo)定塊至少與相鄰的兩個(gè)攝像頭拍攝的圖像各自的標(biāo)定塊進(jìn)行匹配時(shí)，所確定的匹配標(biāo)定塊是至少兩幅二維圖像與攝像頭鄰近的攝像頭拍攝的圖像的標(biāo)定塊的交集，當(dāng)匹配標(biāo)定塊至少與相鄰的兩個(gè)攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行匹配時(shí)，所確定的匹配標(biāo)定塊是至少兩幅二維圖像分別與攝像頭鄰近的攝像頭拍攝的圖像的標(biāo)定塊的并集。

步驟203，計(jì)算匹配標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)信息。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)攝像頭對(duì)標(biāo)定體進(jìn)行拍照得到圖像，該圖像的標(biāo)定塊與相鄰攝像頭拍攝的圖像的標(biāo)定塊進(jìn)行匹配，確定該攝像頭拍攝的圖像與鄰近攝像頭拍攝的圖像之間的匹配標(biāo)定塊，根據(jù)匹配標(biāo)定塊與拍攝攝像頭的距離和角度參數(shù)，確定匹配標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)值。

本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)于匹配標(biāo)定塊計(jì)算其三維坐標(biāo)值是獲取該標(biāo)定塊的中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過(guò)獲得的標(biāo)定塊中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)與預(yù)設(shè)的標(biāo)定塊三維坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比具有一致性，提高對(duì)比的精確度。

實(shí)施例三

參見(jiàn)圖3，是本發(fā)明提出的一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)定位裝置結(jié)構(gòu)圖。

一種人體掃描儀的攝像系統(tǒng)的定位裝置，包括：

標(biāo)定單元301，用于提供標(biāo)定參照信息；

采集單元302，用于獲取具有標(biāo)定塊的標(biāo)定體圖像；

處理單元303，對(duì)采集單元采集的標(biāo)定體圖像進(jìn)行標(biāo)定塊的提取與匹配，并計(jì)算標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)，并將該三維坐標(biāo)與標(biāo)定塊的特征編碼對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)三維坐標(biāo)值進(jìn)行比對(duì)，產(chǎn)生對(duì)攝像機(jī)組的控制命令；

驅(qū)動(dòng)控制單元304，接收處理單元對(duì)攝像機(jī)組的控制命令，控制攝像機(jī)組的控制器，使其對(duì)攝像機(jī)組的距離及拍攝角度進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)集群式攝像機(jī)組組成的采集單元對(duì)標(biāo)定單元進(jìn)行圖像采集，并將采集的圖像信息發(fā)送到處理單元，處理單元對(duì)圖像的標(biāo)定塊進(jìn)行提取和匹配，計(jì)算標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)值，根據(jù)計(jì)算的三維坐標(biāo)值與標(biāo)定塊具有的特征編碼的預(yù)設(shè)三維坐標(biāo)值對(duì)比，確定攝像機(jī)組的調(diào)整參數(shù)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制單元對(duì)攝像機(jī)組的距離和拍照角度進(jìn)行調(diào)整，完成掃描裝置的攝像系統(tǒng)的定位。

參見(jiàn)圖4，是本發(fā)明實(shí)施例所述標(biāo)定體結(jié)構(gòu)圖。

本發(fā)明實(shí)施例中，標(biāo)定單元為立體方形結(jié)構(gòu)，該立體方形結(jié)構(gòu)上設(shè)置具有特征圖案的標(biāo)定塊。標(biāo)定單元采用方形立體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便設(shè)置，而且方便對(duì)標(biāo)定塊的提取。

參見(jiàn)圖5，是本發(fā)明實(shí)施例所述標(biāo)定塊排列示意圖。

如圖5所示，標(biāo)定塊為中間含有特殊圖案的的正方形，每個(gè)正方形中間的圖案是唯一的，為對(duì)應(yīng)的標(biāo)定塊的特征編碼，即標(biāo)定體上的每個(gè)標(biāo)定塊的特征編碼是唯一的，標(biāo)定塊根據(jù)一定的排列方式進(jìn)行排列，標(biāo)定塊的特征編碼對(duì)應(yīng)的是該標(biāo)定塊的中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)于該標(biāo)定體處于設(shè)定位置時(shí)的真實(shí)世界的三維坐標(biāo)。通過(guò)對(duì)比標(biāo)定塊圖案，獲取標(biāo)定塊中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明實(shí)施例中，采集單元選用布設(shè)在掃描裝置上的360度無(wú)死角的集群式攝像機(jī)組，該集群式攝像機(jī)組的布設(shè)與設(shè)置的攝像頭數(shù)量以能夠拍攝全面標(biāo)定體為準(zhǔn)，本發(fā)明對(duì)攝像頭數(shù)量不作限制。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于特定的實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。