活體生物三維數據採集和成型法的製作方法
2023-05-18 06:52:56 3
專利名稱：活體生物三維數據採集和成型法的製作方法
技術領域：
本發明屬於製造玩偶、玩具人、物形態或它們部件的專門方法或合成物，尤其屬於活體生物三維數據採集和成型法。
背景技術：
目前所有人物、動物的立體像都是依靠人工進行製作。批量生產立體像的模具通常是用石膏等塑性材料在立體物上直接澆鑄，因此很難在人或動物的面部直接進行取模，也就無法用工業的手段為活體生物製作模型。用傳統方法製成的立體像與實物的比例是特定的，要想得到不同比例的立體像要重複製作過程。
目前，隨著工業數控成型設備、非接觸三維掃描設備的出現，從原型到實物已不需要人們對原型進行繁瑣的測繪、製圖、再進行加工，而是直接用非接觸三維掃描設備對實物進行三維數據採集，然後用成型設備直接成型。這種對物體的三維數據採集和成型法還只用於製造工業產品，還從未有人用這種方法來製作活體生物的立體像。
發明內容
本發明目的在於克服上述缺點，提供一種利用工業設備對活體生物進行三維數據採集和成型的方法。
本發明所採用的技術方案為一種活體生物三維數據採集和成型法，其技術要點在於用非接觸三維掃描設備對活體生物原型進行三維數據採集，然後用成型設備成型。
一方面，是工業上早已應用的三維數據採集和快速成型的逆向工程，另一方面，是人與動物的立體像還局限於藝術範疇而遠離平民生活，人們渴望為自己及喜愛的人或動物製作立體像，而不僅僅只是拍平面照片。本發明突破工業與民用之間的壁壘，架起工業技術民用化的橋梁，克服了逆向工程只在工業上使用的思維定勢所造成的思維慣性，創造性地將這種工業化生產模式應用於立體像製作上，並產生了出乎意料的技術效果，滿足了人們製作立體像的願望，同時大大擴大了逆向工程的應用範圍。因此，本發明創造是一種克服技術偏見的技術。
要想得到好的成像效果，就必須採集到真實的三維數據，但由於活體生物與實物相比存在著不穩定性，其造型具有唯一性和特定性，這給三維數據的採集帶來困難。以上所述的用非接觸三維掃描設備對活體生物原型進行三維數據採集，是用非接觸三維掃描設備對活體生物進行多方位成像。同時針對活體生物的不穩定性，本發明在數據採集時，採用與正常拍照不同的方法，取樣順序是從活體造型最不穩定的部位開始逐漸到較穩定的部位(根據活體取樣時的具體姿勢而定)，並進行拼接而得到三維數據。所謂的最不穩定的部位是指活體生物在造型中最容易疲勞的部位。
在對活體生物進行多方位成像時，難免會遇上死角，應對死角部位，進行單獨取樣，再拼接到整體中。
在拼接過程中發現對活體取樣不全的部位要重新進行取樣，再拼接到整體中。
眼皮三維數據採集的最佳角度為以鼻梁為中軸線左、右各偏20---35度角取左、右眼的三維數據。
立體像分作藝術像和模型像兩種，要使之忠於原型，必須具備輪廓相似、五官相似，頭型相似，模型像還必須髮型相似。
而現有的非接觸三維掃描設備無法對絲狀物及黑色物體進行三維數據採集，為了能製作出模型像，可在對活體生物三維數據採集前，用彩色髮膠對活體生物的毛髮進行噴塗，使之自然結成塊狀，也可進行造型後成快狀，再進行數據採集。
藝術像的製作可建立髮型、服飾等輔助資料庫，根據需要進行選擇。
本發明的優點在於可直接對人及動物製作模型，由於將立體像轉化成了數字模式，可實現遠程傳輸、比例縮放、美術處理、按需修改、定製、批量生產，可應用快速成型技術進行成型。
具體實施例方式
下面對本發明進行詳細的描述一種活體生物三維數據採集和成型法，用雷射三維掃描儀對活體生物進行多方位成像，在對活體生物三維數據採集前，用彩色髮膠對活體生物的毛髮進行噴塗，使之結成塊狀，再進行數據採集，人體取樣時所有的服飾、鞋帽均選用淺色調，取樣順序是從活體最不穩定處開始逐漸到穩定，眼皮三維數據採集的最佳角度為以鼻梁為中軸線左、右各偏20---35度角取左、右眼的三維數據，對活體整體成像的死角部位，如身體、四肢的彎曲部位，進行單獨取樣，對各次採集到的數據進行拼接而得到三維數據，在拼接過程中一旦發現取樣不全，可對活體取樣不全的部位進行重新取樣，再拼接到整體中，採集數據完成後用快速成型設備RP或CNC成型。建立髮型、服飾資料庫，對成型設備成型的立體像進行後期修飾處理，製成成品。
實施例1，製作人體半身正面立體像。人物穿淺色調的服飾、鞋，用彩色髮膠對活體生物的毛髮進行噴塗，使之結成塊狀，此時最不穩定的部位是人物的面部表情，用照像式三維掃描儀對人體以鼻梁為中軸線拍攝正面像，以鼻梁為中軸線向左、右各偏35度角拍攝左、右眼的三維數據，再拍攝人體左、右、後側及頭頂像，完成人體三維數據採集，應用Geomagic軟體對已拍攝的各個面的圖像進行拼接，整理，輸出STC格式的立體圖像(按所需的比例進行縮放)，然後用成型設備成型，進行後期表面打磨、上色。
實施例2，製作人物翹著二郎腿坐姿全身塑像的全過程
一、人物身著淺蘭色夾克衫、淺灰褲、白皮鞋，坐於無靠背圓椅，翹二郎腿坐好；二、拍攝1、先從最不穩定的下身翹著的腿開始拍攝，取主、後視圖、俯、仰視圖、左、右視圖6個方位進行拍攝，由於彎折的膝蓋內側為死角，以其為主視圖再拍一張；2、拍攝上身主、後視圖、左、右視圖4個方位；3、拍攝頭部以鼻梁為中軸拍攝正面像，以鼻梁為中軸向左、右各側20度拍攝，再拍攝頭部左、右、後、頂部各一張，頭部共7張；三、應用Geomagic軟體對已拍攝的各個面的圖像進行拼接，整理，並從髮型庫中選取人物滿意的髮型，與人物圖像進行拼接，輸出STC格式的立體圖像(按所需的比例進行縮放)。
四、應用SCA雷射快速成型設備製作出實物模型；五、進行後期表面打磨、上色。
權利要求
1.活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於用非接觸三維掃描設備對活體生物原型進行三維數據採集，然後用成型設備成型。
2.根據權利要求1所述的活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於所述的用非接觸三維掃描設備對活體生物原型進行三維數據採集，是用非接觸三維掃描設備對活體生物進行多方位成像，取樣順序是從活體最不穩定處開始逐漸到穩定，並進行拼接而得到三維數據。
3.根據權利要求1所述的活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於對活體整體成像的死角部位，進行單獨取樣，再拼接到整體中。
4.根據權利要求1所述的活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於對活體取樣不全的部位進行重新取樣，再拼接到整體中。
5.根據權利要求1所述的活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於眼皮三維數據採集的最佳角度為以鼻梁為中軸線左、右各偏20---35度角取左、右眼的三維數據。
6.根據權利要求1所述的活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於在對活體生物三維數據採集前，用彩色髮膠對活體生物的毛髮進行噴塗，使之結成塊狀，再進行數據採集。
7.根據權利要求1所述的活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於建立髮型、服飾資料庫，對成型設備成型的立體像進行後期修飾處理，製成成品。
8.根據權利要求1所述的活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於人體取樣時所有的服飾、鞋帽均選用淺色調。
9.根據權利要求1所述的活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於所用非接觸三維掃描設備為照像式三維掃描儀。
10.根據權利要求1所述的活體生物三維數據採集和成型法，其特徵在於所用快速成型設備為RP或CNC。
全文摘要
本發明屬於製造玩偶、玩具人、物形態或它們部件的專門方法或合成物，尤其屬於活體生物三維數據採集和成型法。本發明為一種活體生物三維數據採集和成型法，其技術要點在於用非接觸三維掃描設備對活體生物原型進行三維數據採集，然後用成型設備成型。本發明的優點在於可直接對人及動物製作模型，由於將立體像轉化成了數字模式，可實現遠程傳輸、比例縮放、美術處理、按需修改、定製、批量生產，可應用快速成型技術進行成型。
文檔編號A63H9/00GK101052133SQ20061007680
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月6日 優先權日2006年4月6日
發明者黃則林 申請人:黃則林