可攜式三維人體掃描裝置的製作方法

2023-05-10 19:46:36 3

專利名稱：可攜式三維人體掃描裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測量設備技術領域，涉及一種非接觸式的測量掃描裝 置，具體涉及一種可攜式三維人體掃描裝置。
技術背景非接觸式人體測量技術的研究在世界範圍已成為一個熱門的研究領 域，主要採用雷射、紅外線、光柵等技術。目前己經研製出了具有一定功能的各種人體測量裝置。國外發達國家在二十世紀70年代就開始進行三維 人體自動測量的研究，提出了許多新的測量原理和方法，推出一系列非接 觸式三維人體掃描裝置，在精度、掃描速度等方面都達到了很高的水平， 但是它們普遍存在體積龐大、安裝複雜、製造價格昂貴等不足。國內在非 接觸式三維人體測量方面的研究也有很長時間。但是所研究的裝置普遍存 在結構複雜、操作不便、成本較高、標定過程繁瑣等缺點，使這些裝置在 實際推廣中受到嚴重的限制。 發明內容本實用新型的目的在於提供一種可攜式三維人體掃描裝置，克服現有 技術存在的結構複雜，體積龐大，不便攜帶的問題。本實用新型採用的技術方案是， 一種可攜式三維人體掃描裝置，包括 安裝在支架上的雲臺，在雲臺上連接有定位架，在定位架上安裝有線雷射 器和CCD攝像機，線雷射器和CCD攝像機分別設置有角度調整螺栓，雲臺與協議轉換器連接，協議轉換器與計算機連接，雲臺帶動定位架上的CCD 攝像機和線雷射器同步運動，CCD攝像機通過圖像採集卡與計算機連接。線雷射器的功率為5mw，線雷射的顏色為紅色，雷射線長大於2m。CCD攝像機選用型號為WAT-902H3 SUPREME的面陣CCD攝像機。圖像採集卡為至少雙通道，選用V200。雲臺選用型號為HJY-YT205的雙自由度雲臺。本實用新型的三維人體掃描裝置，結構簡單，體積小巧，便於攜帶， 該掃描裝置不僅可以用於人體表面三維數據的獲得，同時也可以用於其他 相對大型物體的測量。

圖1是本實用新型一種實施例中雲臺支架部分的結構示意圖；圖2是本實用新型用於人體表面的三維掃描時結構示意圖。圖中，1、支架，2、螺栓a， 3、線雷射器，4、定位架，5、螺栓c， 6、CCD攝像機，7、協議轉換器，8、圖像採集卡，9、螺栓b， 10、計算機，11、雲臺。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。 本實用新型裝置，包括安裝在支架1上的雲臺11，在雲臺11上連接有 定位架4，在定位架4上安裝有線雷射器3和CCD攝像機6，線雷射器3 和CCD攝像機6分別設置有角度調整螺栓，雲臺11與協議轉換器7連接， 協議轉換器7與計算機10連接，雲臺11帶動定位架4上的CCD攝像機6 和線雷射器3同步運動，CCD攝像機6通過圖像採集卡8與計算機10連接。CCD攝像機6選用用於測量領域的款型，比如日本WATEC公司生產 的型號為WAT-902H3 SUPREME的面陣CCD攝像機。線雷射器3的選用 功率為5mw，以對人體不造成傷害，線雷射的顏色為紅色，雷射線長大於 2m。該裝置的雲臺11本體內有雲臺控制器，可選用型號為HJY-YT205的 雙自由度雲臺。圖像採集卡8至少為雙通道，可選用微視公司的V200。如圖1所示，是本實用新型一種實施例中的雲臺支架部分的結構示意 圖。在一個三角型的支架l上安裝有雙自由度的雲臺ll，雲臺ll上安裝有 長度為25cm的定位架4，定位架4上安裝有面陣CCD攝像機6和線雷射 器3，定位架4以標準接口分別與CCD攝像機6和雲臺11相連接。定位架 4上的螺栓a2和螺栓b9用於調整線雷射器3與定位架4之間的夾角，螺栓 c5用於調整CCD攝像機6與定位架4之間的夾角，從而設定CCD攝像機 6和線雷射器3相對定位架4的初始角度，並起固定作用。如圖2所示，是本實用新型用於人體表面進行三維掃描時的結構示意 圖。在對人體表面三維掃描時，將兩臺本實用新型裝置分別放置於人體的 正前方與正後方來掃描人體，以分別得到人體前後表面的數據。兩臺本實 用新型裝置的雲臺通過RS-485總線組網，並由計算機通過RS-232接口對 雲臺進行控制，兩臺本實用新型裝置的掃描頭同步旋轉，組網可由 RS-232—RS-485協議轉換器完成，比如可選用UTEK協議轉換器。組網時 需給每個雲臺設定一個ID號，當使用廣播通訊時，計算機便可以並行地控 制兩個雲臺了，從而兩臺本實用新型裝置的雲臺便可以帶動CCD攝像機和 線雷射器組成的掃描頭同步自下向上做傾斜運動，以掃描人體表面。這樣 通過CCD攝像機的採集，便可以得到一系列的圖片，並經圖像採集卡送由計算機處理，根據算法對這些圖片進行處理，反求人體表面一點的三維坐 標，通過前後掃描頭的數據融合，獲取人體表面的三維數據點雲。 本實用新型用於重建人體點雲的操作步驟是a. 將兩臺本實用新型裝置的雲臺11、 CCD攝像機6、線雷射器3、定 位架4、支架1按照圖1連接好，設置CCD攝像機6和線雷射器3與定位 架4之間的初始角度，並將兩臺本實用新型裝置以距所測人體1.2m的距離 分別放置於人體的正前方和正後方，給裝置上電，復位雲臺；b. 標定CCD攝像機6，得到攝像機焦距、主點坐標；兩臺本實用新型 裝置的雲臺通過RS-485總線組網，並由計算機通過RS-232接口對雲臺進 行控制，兩臺掃描裝置的掃描頭同步旋轉，組網可由RS-232—RS-485協議 轉換器完成c. 測量CCD攝像機6和線雷射器3的固定位置間的距離、線雷射器3 的固定位置和雲臺11的旋轉中心之間的距離等參數，設置雲臺11的初始 旋轉角度，並計算CCD攝像機6和線雷射器3相對定位架4的初始角度；d. 由計算機控制雲臺11帶動CCD攝像機6和線雷射器3由下而上掃 描人體，採集圖片並自動輸入圖像採集卡8;e. 由計算機對圖像採集卡8中採集到的圖片進行圖像處理，通過算法 得到人體點雲數據。本實用新型的三維人體掃描裝置，結構簡單，體積小巧，便於攜帶。 該掃描裝置不僅可以用於人體表面三維數據的獲得，進而可以計算出人體 的特徵尺寸，重建人體表面模型，在此基礎上完成虛擬試穿，服裝CAD/CAM 等，該掃描裝置應用於服裝領域，可增加服裝製造業的自動化水平，提高產品生產效率，使設計出的服裝更合體、舒適。本實用新型同時也可以用 於其他相對大型物體的測量，為非接觸測量領域提供了一種新型的三維掃 描裝置，具有廣闊的應用前景。
權利要求1、一種可攜式三維人體掃描裝置，其特徵在於包括安裝在支架(1)上的雲臺(11)，在雲臺(11)上連接有定位架(4)，在定位架(4)上安裝有線雷射器(3)和CCD攝像機(6)，線雷射器(3)和CCD攝像機(6)分別設置有角度調整螺栓，雲臺(11)與協議轉換器(7)連接，協議轉換器(7)與計算機(10)連接，雲臺(11)帶動定位架(4)上的CCD攝像機(6)和線雷射器(3)同步運動，CCD攝像機(6)通過圖像採集卡(8)與計算機(10)連接。
2、 根據權利要求1所述的可攜式三維人體掃描裝置，其特徵在於所 述的線雷射器(3)的功率為5mw，線雷射的顏色為紅色，雷射線長大於 2m。
3、 根據權利要求1所述的可攜式三維人體掃描裝置，其特徵在於所 述的CCD攝像機(6)選用型號為WAT-902H3 SUPREME的面陣CCD攝像機。\
4、 根據權利要求1所述的可攜式三維人體掃描裝置，其特徵在於所 述的圖像採集卡(8)為至少雙通道，選用V200。
5、 根據權利要求1所述的可攜式三維人體掃描裝置，其特徵在於所 述的雲臺(11)選用型號為HJY-YT205的雙自由度雲臺。
專利摘要本實用新型提出了一種可攜式三維人體掃描裝置，包括安裝在支架上的雲臺，在雲臺上連接有定位架，在定位架上安裝有線雷射器和CCD攝像機，線雷射器和CCD攝像機分別設置有角度調整螺栓，雲臺與協議轉換器連接，協議轉換器與計算機連接，雲臺帶動定位架上的CCD攝像機和線雷射器同步運動，CCD攝像機通過圖像採集卡與計算機連接。該裝置改進了現有的三維人體掃描裝置結構複雜，體積龐大，不便於攜帶等不足，為非接觸測量領域提供了一種新型的三維掃描裝置，具有廣闊的應用前景。
文檔編號A61B5/00GK201101524SQ200720126380
公開日2008年8月20日 申請日期2007年11月15日 優先權日2007年11月15日
發明者燁 劉, 姜壽山, 欣 張, 舒方法 申請人:西安工程大學