多功能三維人體信息採集系統及方法與流程
2024-01-23 02:34:15
本發明涉及人體信息採集領域，尤其涉及一種多功能三維人體信息採集系統及方法。
背景技術：
傳統的三維人體信息採集系統僅是三維人體模型的重建，然而在實際應用中，往往希望直接獲得更多的人體信息數據。無論是公安機關對嫌疑人進行信息採集，還是在虛擬試衣、服裝鞋帽的高端定製等領域，需要獲得採集對象的身高、體重、人像、足長、足形等信息，包括體型描述的各參數信息如：肩寬、胸圍、腰圍、臀圍、臂長、腿長、大腿圍等數據，以及站立狀態下雙足的足形特徵。由於目前的三維人體信息採集系統功能單一，這些信息的獲取，通常需要輔以多種其他設備和人工測量的辦法來完成，操作繁瑣，工作效率很低。因此，開發一套能夠通過簡單操作獲得更多數據信息的三維人體信息採集系統及方法顯得尤為重要。
技術實現要素：
本發明目的在於提供一種多功能三維人體信息採集系統和方法，該系統和方法克服了現有技術中採集信息單一的問題，實現了一次掃描同時獲取人體多個信息數據的目的，採集過程簡單、高效。
為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種多功能三維人體信息採集系統，包括：轉盤、三維人體掃描裝置、足部掃描裝置、體重測量裝置、三維重建模塊和分析測量模塊，其特徵在於：
所述轉盤設有至少一個足部掃描裝置和體重測量裝置；
所述三維重建模塊，用於人體和足部掃描數據的三維重建和拼接，以形成含足底在內的完整的三維人體模型；
所述分析測量模塊，用於三維模型各部分尺寸信息的分析和測量。
基於以上基本方案，本發明還作了如下重要的優化設計：
所述轉盤包括箱體、旋轉支撐架和支撐板，所述箱體底板上固定有足部掃描裝置，所述支撐板具有所述足部掃描裝置工作所需光源的高透過性。
所述轉盤底部設有支撐腳，在至少一個支撐腳和轉盤之間設有體重測量裝置。
所述支撐板上設有雙腳的指定放置區域，所述指定區域與旋轉支撐架和支撐板的接觸區域無重疊。
所述足部掃描裝置沿支撐板徑向的掃描範圍涵蓋了支撐板上雙腳指定放置區域沿徑向的最小到最大半徑範圍。
所述旋轉支撐架包括穿過並固定在箱體底板的轉軸和固定於轉軸上方且與轉軸同心的盤面，所述轉軸由電機驅動進行旋轉，所述盤面包括內盤、外盤和連接內外盤的連接件，所述連接件至少有3條。
所述分析測量模塊依據指令進行任意距離的測量,包括任意周長、曲線距離以及直線距離的測量。
所述分析測量模塊可自動生成人體特徵常規尺寸信息，包括身高、肩寬、胸圍、腰圍、臀圍、足長和足寬。
根據本發明的另一個方面，還提供了一種多功能三維人體信息採集方法，包括：在三維人體信息採集過程中採集體重信息和足底信息；通過三維重建和拼接建立含足底在內的完整的三維人體模型；通過分析和測量模塊依據指令測量三維模型各部分尺寸信息，和/或自動生成人體特徵常規尺寸信息，包括身高、肩寬、胸圍、腰圍、臀圍、足長和足寬。
本發明所提供的多功能三維人體信息採集方法包括以下步驟：
（1）採集對象雙腳置於支撐板的指定區域；
（2）由體重測量裝置獲取採集對象的體重信息；
（3）開啟三維人體掃描裝置，根據採集對象的高度調節三維掃描攝像頭的高度和拍攝角度；
（4）啟動轉盤進行旋轉，通過三維人體掃描裝置和足部掃描裝置分別獲取人體和足底的三維數據；
（5）三維重建模塊進行人體和足底三維模型的重建和拼接，獲得含足底在內的完整的人體三維模型；
（6）由測量分析模塊根據指令測量所述完整的人體三維模型中的任意尺寸，和/或自動獲取人體特徵常規尺寸信息，包括身高、肩寬、胸圍、腰圍、臀圍、足長和足寬。
本發明具有以下技術效果：
本發明通過在轉盤箱體底板上安裝三維掃描攝像頭，實現了三維人體信息採集過程中足底信息的三維採集，通過三維重建模塊的重建和拼接，形成了完整的人體三維模型，包含人在站立狀態下足部內側、外側以及足底在內的全面的足部信息，採集過程簡單、高效。
本發明通過轉盤底部體重測量裝置的設置，實現了採集對象體重的測量。
本發明通過分析測量模塊的設置，實現了三維人體模型任意尺寸信息的測量，包括周長、曲線距離以及直線距離的測量，以及身高、肩寬、胸圍、腰圍、臀圍、足長和足寬等人體常規特徵參數的自動獲取和顯示。
附圖說明
圖1系統示意圖；
圖2三維掃描單元示意圖；
圖3轉盤俯視圖；
圖4轉盤剖面圖。
具體實施方式
以下通過實施例對本發明提供的多功能三維人體信息採集系統及方法作進一步詳細說明，以便更好理解本發明創造的保護範圍，但實施例的內容並不限制本發明創造的保護範圍。說明書附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明與本發明有關的基本結構。
實施例中提供了一種多功能三維人體信息採集系統，如圖1所示，主要包括由支架4和至少兩個三維掃描單元1組成的三維人體掃描裝置、轉盤2、主機3，主機內設有三維重建模塊和分析測量模塊。三維掃描單元用於三維人體的掃描，轉盤用於三維人體掃描過程中帶動採集對象進行旋轉，配合完成人體的360°三維掃描，二者均與主機3相連接，通過主機3執行相應的操作控制，以實現三維掃描攝像頭的調節和轉盤的旋轉，人體和足底的掃描數據傳輸至主機3由三維重建模塊完成人體及足部的三維重建和拼接，基於三維重建模型的分析測量給出人體常規特徵信息，或根據指令完成所需尺寸的測量。
如圖2所示，三維掃描單元包括固定裝置101以及設於其上的三維掃描攝像頭102、升降裝置103和旋轉裝置104。在實際運用過程中，兩個或兩個以上的掃描單元1通過固定裝置101固定於支架4或採集間的內壁上，每個單元均可通過主機3來控制升降裝置103和旋轉裝置104以調整三維掃描攝像頭102的高度和拍攝角度，以適應不同身高的採集對象。
如圖3和圖4所示，轉盤包括支撐板202、旋轉支撐架、箱體204、電機205以及足部三維掃描攝像頭208。箱體底部設有支撐腳206，在支撐腳206和箱體204之間設有體重測量裝置209如壓力傳感器，用於獲取採集對象的體重。旋轉支撐架由穿過並固定在箱體底板的轉軸207和固定於轉軸上方且與轉軸同心的盤面203組成，盤面包括內盤210、外盤211和連接內外盤的連接件212，盤面上設有螺紋孔用於固定支撐板202，支撐板202具有所述足部三維掃描攝像頭208工作所需光源的高透過性。電機205轉軸穿過箱體底板帶動旋轉支撐架及其上所固定的支撐板202進行旋轉，電機轉軸可以通過皮帶進行傳動,也可以通過齒輪與旋轉支撐架相互嚙合進行傳動。
上述連接件212至少有3條，優選地如圖4所示，3條連接件沿徑向連接內外盤；在另一實施例中旋轉支撐架設有4條連接件，呈x狀分布，較佳的夾角範圍為30°-90°。
上述支撐板上設有指定的雙腳放置區域201，該區域與旋轉支撐架盤面203和支撐板202的接觸區域無重疊，以保證雙腳在掃描過程中無遮擋。
本發明一個優選的實施方式中，足部三維掃描攝像頭208沿支撐板徑向且攝像頭朝上設置，其掃描範圍涵蓋了支撐板上雙腳的指定放置區域沿徑向的最小到最大半徑範圍。
所述三維掃描攝像頭和足部三維掃描攝像頭可採用基於不同技術的三維成像裝置，如結構光技術、雙目視覺技術、多視圖技術或者多種技術的結合等，支撐板具有對應三維掃描技術工作所需光源的高透過性。
根據本發明的另一個方面，還提供了一種多功能三維人體信息採集方法，包括：在三維人體信息採集過程中採集體重信息和足底信息；通過三維重建和拼接建立含足底在內的完整的三維人體模型；通過分析和測量模塊依據指令測量三維模型各部分尺寸信息，和/或自動生成人體特徵常規尺寸信息，包括身高、肩寬、胸圍、腰圍、臀圍、足長和足寬。
本發明一個優選實施例的具體步驟如下：
（1）採集對象雙腳置於支撐板的指定區域；
（2）由體重測量裝置獲取採集對象的體重信息；
（3）開啟三維人體掃描裝置，根據採集對象的高度調節三維掃描攝像頭的高度和拍攝角度；
（4）啟動轉盤進行旋轉，通過三維人體掃描裝置和足部掃描裝置分別獲取人體和足底的三維數據；
（5）三維重建模塊進行人體和足底三維模型的重建和拼接，獲得含足底在內的完整的人體三維模型；
（6）由測量分析模塊根據指令測量所述完整的人體三維模型中的任意尺寸，和/或自動獲取人體特徵常規尺寸信息，包括身高、肩寬、胸圍、腰圍、臀圍、足長和足寬。