一种3D人脸快速高精度扫描设备的制作方法

本实用新型涉及一种扫描仪，尤其设计采用多个摄像头同时采集人体图像信息的人体扫描仪。

背景技术：

目前市场上应用广泛的有以下三维扫描设备：

手持式扫描仪：此类扫描仪要求人体保持静止状态，对其手持移动设备进行扫描。然后通过计算机处理完成三维建模。手持式扫描时间长，不够精准，经常需要二次操作，扫描盲点大。设备成本高,后期处理复杂,生成的三维模型缺乏色彩纹理等缺陷。

国外现有的3D人脸扫描仪：

1：机构方面：手持式需要用手端着逐一来回对人脸进行扫描,误操作会几率大，经常重复，状态不稳定。

2:性能方面:扫描盲点大、设备成本高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种3D人脸快速高精度扫描设备，采用光学拍照原理，耗时短、相比手持式结构更加稳定，操作也更加简便。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种3D人脸快速高精度扫描设备，包含用于拍照和采集图像信息的多个拍照单元，所述拍照单元为摄像头；多个拍照单元以扫描目标为中心形成向心型阵列，所有拍照单元均与处理三维建模数据的计算机连接，所述拍照单元固定在主面板上，主面板固定在支架组件上，支架组件底部固定在底座上，底座下端安装万向轮；所述主面板为曲面结构，曲面结构的主面板上固定所述拍照单元；主面板上还安装有补光单元及特征点补充单元；所述补光单元为LED补光灯，所述特征点补充单元为标记点投射灯；

所述支架组件包含升降支架和主面板挂件；所述升降支架包含固定在底座上的固定部和升降组装在固定部上的升降部，所述升降部为所述支架挂件，支架挂件上开设组装孔，所述固定部上沿着高度方向开设多个高度调节孔，调高螺栓穿过组装孔和所述高度调节孔后将支架挂件固定在所述固定部上，所述支架挂件上安装所述主面板挂件，所述主面板挂件上安装面板后盖，所述面板后盖与所述主面板相互固定。

作为本实用新型的一种优选实施方式：用于为扫描目标补光的补光单元为4个，均布在所述主面板上；用于为扫描目标投射图案后增加特征点的特征点补充单元一共为2个，左右对称；所述标记点投射灯为投影灯，包含高亮LED灯和设于高亮LED灯光路上的用于调整高亮LED灯投射光线焦距的光学镜头；所述光学镜头和高亮LED灯光之间的光路上还设置有成像镜片，所述成像镜片上设置有斑点图案；所述投影灯投射出对应的斑点图案；所述斑点图案由轮廓为矩形、L型和Z型的实心图案中的任何一种或多种元素随机排布组成。。

作为本实用新型的一种优选实施方式：所述扫描目标为人体脸部；2个特征点补充单元分别对应人脸的左侧脸颊部和右侧脸颊部。

作为本实用新型的一种优选实施方式：所述摄像头的数量为8个。

作为本实用新型的一种优选实施方式：所述摄像头的数量为9个；拍摄范围覆盖人脸从左耳到右耳以及额头上方到脖颈下方。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型公开的一种3D人脸快速高精度扫描设备，包含用于拍照和采集图像信息的多个拍照单元，所述拍照单元为摄像头；多个拍照单元以扫描目标为中心形成向心型阵列，所有拍照单元均与处理三维建模数据的计算机连接，所述拍照单元固定在主面板上，主面板固定在支架组件上，支架组件底部固定在底座上，底座下端安装万向轮；所述主面板为曲面结构，曲面结构的主面板上固定所述拍照单元；主面板上还安装有补光单元及特征点补充单元；所述补光单元为LED补光灯，所述特征点补充单元为标记点投射灯；本实用新型拍照单元能够通过增加拍照单元的数量一次性快速拍照采集目标的图像信息，最终通过计算机来处理数据；拍照过程中，补光单元起到了了拍照补光的作用，标记点投射灯起到了增加目标表面特征点的作用，能够让后续的建模过程更加快捷和准确。

本实用新型的支架组件包含升降支架和主面板挂件；所述升降支架包含固定在底座上的固定部和升降组装在固定部上的升降部，所述升降部为所述支架挂件，支架挂件上开设组装孔，所述固定部上沿着高度方向开设多个高度调节孔，调高螺栓穿过组装孔和所述高度调节孔后将支架挂件固定在所述固定部上，所述支架挂件上安装所述主面板挂件，所述主面板挂件上安装面板后盖，所述面板后盖与所述主面板相互固定。本实用新型的支架组件能够调节高度，适应不用的拍摄目标；支架组件使得整个设备稳定且能够移动；相比现有的手持式结构使用更加快捷稳定；相比大型扫描仪器成本低，占地面积小，易于操控。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为本实用新型的一种具体实施方式的背面方向的结构示意图。

附图标记说明：

1-摄像头，2-补光灯，3-标记点投射灯，4-主面板，5-面板后盖，6-支架组件，7-支架挂件，8-主面板挂件，9-万向轮，10-高度调节孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1～3所示，其示出了本实用新型的具体实施方式；如图所示，本实用新型公开的一种3D人脸快速高精度扫描设备，包含用于拍照和采集图像信息的多个拍照单元，所述拍照单元为摄像头1；多个拍照单元以扫描目标为中心形成向心型阵列，所有拍照单元均与处理三维建模数据的计算机连接，所述拍照单元固定在主面板4上，主面板固定在支架组件6上，支架组件底部固定在底座上，底座下端安装万向轮9；所述主面板为曲面结构，曲面结构的主面板上固定所述拍照单元；主面板上还安装有补光单元及特征点补充单元；所述补光单元为LED补光灯2，所述特征点补充单元为标记点投射灯3；

所述支架组件包含升降支架和主面板挂件8；所述升降支架包含固定在底座上的固定部和升降组装在固定部上的升降部，所述升降部为所述支架挂件，支架挂件上开设组装孔，所述固定部上沿着高度方向开设多个高度调节孔10，调高螺栓穿过组装孔和所述高度调节孔后将支架挂件固定在所述固定部上，所述支架挂件上安装所述主面板挂件，所述主面板挂件上安装面板后盖5，所述面板后盖与所述主面板4相互固定。

优选的，如图所示：用于为扫描目标补光的补光单元为4个，均布在所述主面板上；用于为扫描目标投射图案后增加特征点的特征点补充单元一共为2个，左右对称；所述标记点投射灯为投影灯，包含高亮LED灯和设于高亮LED灯光路上的用于调整高亮LED灯投射光线焦距的光学镜头；所述光学镜头和高亮LED灯光之间的光路上还设置有成像镜片，所述成像镜片上设置有斑点图案；所述投影灯投射出对应的斑点图案；所述斑点图案由轮廓为矩形、L型和Z型的实心图案中的任何一种或多种元素随机排布组成。投射斑点能够增加较多的特征点，特征点在图像信息处理成三维建模数据时非常重要，增加特征点能够使得后续步骤高效和准确。当特征点较少时，我们发现，软件合成三维模型过程中，人体脸部的一些信息容易和其余位置皮肤的数据混合，造成软件合成的效果不精准，速度也较慢。

优选的，如图所示：所述扫描目标为人体脸部；2个特征点补充单元分别对应人脸的左侧脸颊部和右侧脸颊部。

优选的，如图所示：所述摄像头的数量为8个。

优选的，如图所示：所述摄像头的数量为9个；拍摄范围覆盖人脸从左耳到右耳以及额头上方到脖颈下方。

根据上述具体实施方式，本实用新型设备采用全金属曲面结构，相机模块单元阵列覆盖待扫描目标。实现全方位，多角度的面部图像采集，以提供后期计算机的处理；本实用新型通过应用光学设备捕捉设备投射到人体表面的光线在人体上形成的图像，得到人体外型轮廓的数字点云图,并可精确计算出面部的五官三维数据，耳,眉,眼,鼻,口等等,误差在毫米之内,获得其立体模型，把这些数据与CAD技术结合，可以在计算机中形成三维数字化人体模型。优点有以下:

耗时短(只需1秒)；精度高(误差在1mm-2mm左右)；测量数据易于存档管理(客户信息可分组，可导出EXCEL)；模块化结构，易于拆装；采用光学拍照原理，100％安全无辐射；操作界面简明清晰，极易上手；留有接口，便于增加测量部位及拓展功能；性价比高；对环境要宽泛；正常环境光对扫描系统没有较大影响，在正常办公环境光线下都能获得高质量的三维数据；

本实用新型的应用领域包含但不限于：

1：整形行业的面部预测；

2：CAD/CAM/逆向工程(RE)/快速成型(RP)；

3：服装设计(内衣，胸衣模杯，衣型)；

上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。