一种人体扫描仪的摄像系统定位方法及装置与流程

本发明涉及一种三维扫描仪技术，具体涉及一种人体扫描仪的摄像系统定位方法及装置。

背景技术：

三维扫描是集光、机、电荷计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标，它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便的手段，然而传统的三维扫描设备多为接触式扫描器或激光扫描仪，采用接触式测量速度慢、机械结构复杂，不能满足现代测量的需要，而激光扫描仪对人体具有辐射作用，容易引起人体的不适，大大限制了激光扫描仪的使用。

为了解决接触式扫描仪和激光扫描仪对人体扫描所存在的不足，目前对人体扫描采用非接触式拍照扫描装置，通过对人体的多方位进行拍照，并对图像进行处理，获取人体的三维坐标，从而构建三维人体模型，该方法中，获取人体的三维坐标的精确性决定了构建三维人体模型的准确度，对于拍照式扫描装置，由于部件的安装偏差的原因，使得摄像机安装后与设计位置具有偏差，从而导致拍照后对图像的处理所获得的三维坐标不准确，从而导致三维建模不准确。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种人体扫描仪的摄像系统定位方法及装置。

本发明采用的技术方案是：一种人体扫描仪的摄像系统定位方法，包括以下步骤：

设置具有标定块的标定体；

获取标定体上标定块的三维坐标；

对标定块三维坐标与标定块预设特征编码进行对比；

调整摄像机组的位置，完成摄像机组的定位。

进一步地，所述标定体为表面设置标定块的立体结构，所述标定块为具有特征编码的特征图案；所述特征编码为记载当标定体处于设定位置时的角点对应的真实世界的三维坐标。

进一步地，所述设置具有标定块的标定体，具体为将具有标定块的标定体设置在扫描装置的中心位置。

进一步地，所述获取标定体上标定块的三维坐标，具体包括：

设置在扫描装置上的摄像机组采集标定体的图像；

查找图像中的标定块并进行标定块的匹配；

计算匹配标定块的三维坐标信息。

进一步地，所述摄像机组为全方位布设在待扫描对象的集群式摄像机组。

进一步地，所述对标定块三维坐标与标定块预设特征编码进行对比，具体包括：对计算的标定块三维坐标与标定块预设的特征编码代表的三维坐标值进行比对，计算坐标差值，根据坐标差值生成摄像机调整参数。

进一步地，所述调整摄像机组的位置，完成摄像机组的定位，具体包括：根据上述生成的摄像机组调整参数，对摄像机组的控制器发送控制命令，摄像机组的控制器对摄像机的水平传动部件和竖直传动部件进行控制，调整摄像头的拍照距离和拍照角度，使摄像头的中点对准标定体的中点，实现摄像机组的定位。

一种人体扫描仪的摄像系统的定位装置，包括：

标定单元，用于提供标定参照信息；

采集单元，用于获取具有标定块的标定体图像；

处理单元，对采集单元采集的标定体图像进行标定块的提取与匹配，并计算标定块的三维坐标，并将该三维坐标与标定块的特征编码对应的预设三维坐标值进行比对，产生对摄像机组的控制命令；

驱动控制单元，接收处理单元对摄像机组的控制命令，控制摄像机组的控制器，使其对摄像机组的距离及拍摄角度进行调整。

进一步地，所述采集单元设置在扫描装置上的360度全方位的集群式摄像机组。

本发明的有益效果为：本发明通过设定标定体对人体扫描设备的摄像机组 进行调整，在标定体上设置具有特征编码的标定块，根据摄像机组拍照的图像信息计算标定块的三维坐标值，然后将该计算的三维坐标值与特征编码对应的三维坐标进行比对，将对比后的坐标差转换为摄像头与预设位置的参数调整值，通过获得的参数调整值形成对摄像头的控制命令，通过控制器对摄像头进行调整，使得摄像机组的拍摄角度和距离均处在设定位置上，从而提高对人体扫描的准确性。

附图说明

图1是本发明提出的一种人体扫描仪的摄像系统定位方法流程图；

图2是本发明提出的所述获取标定体上标定块的三维坐标方法流程图；

图3是本发明提出的一种人体扫描仪的摄像系统定位装置结构图；

图4是本发明实施例所述标定体结构图；

图5是本发明实施例所述标定块排列示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步的说明。

实施例一

参见图1，是本发明提出的一种人体扫描仪的摄像系统定位方法流程图。

如图1所示，一种人体扫描仪的摄像系统定位方法，包括以下步骤：

步骤101，设置具有标定块的标定体；

其中，在步骤101中，所述标定体为表面设置标定块的立体结构，所述标定块为具有特征编码的特征图案；所述特征编码为记载当标定体处于设定位置时的角点对应的真实世界的三维坐标。

上述步骤101中，所述设置具有标定块的标定体，具体为将具有标定块的标定体设置在扫描装置的中心位置。

本发明实施例中，标定体可以是立体方形结构，也可以是圆柱结构，本发明提供的标定体以满足扫描装置中的所有摄像头能够拍摄到该标定体为准，对标定体的具体结构不作限制，优选的，标定体采用立体方形结构，便于对拍照图像的提取。

本发明实施例中，在标定体上设置的标定块，标定块为记载特征编码的特 征图案，该特征图案可以是通过排列组合形成具有角点的可识别的图案，可以是由黑白格组合的特征图案，也可以是其他点组成的特征图案，或是其他具有角点的不规则图形通过随机组合形成的特征图案，每个特征图案对应唯一的特征编码，即每个标定块具有唯一的特征编码，该特征编码信息包含了当标定块放置在扫描装置中心点处的对应真实世界的三维坐标值。

步骤102，获取标定体上标定块三维坐标；

上述步骤102中，通过扫描装置上的摄像机组对标定体进行图像获取，并对图像中的标定块进行提取计算其三维坐标。

步骤103，对标定块三维坐标与标定块预设特征编码进行对比；

其中，对步骤103中，所述对标定块三维坐标与标定块预设特征编码进行对比，具体包括：对计算的标定块三维坐标与标定块预设的特征编码代表的三维坐标值进行比对，计算坐标差值，根据坐标差值生成摄像机调整参数。

本发明实施例中，通过摄像头采集图像对标定块的三维坐标信息进行获取，标定块的预设特征编码对应的为标定块处于设定位置时的真实世界的三维坐标，将计算的三维坐标值与特征编码对应的真实世界的三维坐标进行对比，得到计算的三维坐标值相对于真实世界的三维坐标的差值，通过该差值进行变换得到用于计算摄像头的调整参数。

步骤104，调整摄像机组的位置，完成摄像机组的定位。

其中，在步骤104中，所述调整摄像机组的位置，完成摄像机组的定位，具体包括：根据上述生成的摄像机组调整参数，对摄像机组的控制器发送控制命令，摄像机组的控制器对摄像机的水平传动部件和竖直传动部件进行控制，调整摄像头的拍照距离和拍照角度，使摄像头的中点对准标定体的中点，实现摄像机组的定位。

本发明实施例中，通过设定标定体对人体扫描设备的摄像机组进行调整，在标定体上设置具有特征编码的标定块，根据摄像机组拍照的图像信息计算标定块的三维坐标值，然后将该计算的三维坐标值与特征编码对应的三维坐标进行比对，将对比后的坐标差转换为摄像头与预设位置的参数调整值，通过获得的参数调整值形成对摄像头的控制命令，通过控制器对摄像头进行调整，使得摄像机组的拍摄角度和距离均处在设定位置上，提高对人体扫描的准确性。

本发明实施例中，所述摄像机组为360度布设在扫描装置上的集群式摄像机组。通过布设的360度全方位的集群式摄像机组进行图像获取，扫描范围全面，为后期的数据处理提高精度。

本发明实施例中，通过集群式摄像头接收控制器的控制命令进行自动调节，实现摄像机组的定位，摄像头阵列以全方位扫描方式安装在扫描支架上，通过扫描支架上设置的水平传动部件和竖直传动部件分别实现相对于水平面的角度转动和相对于竖直方向上的角度转动，其中每个摄像头的水平传动部件和竖直传动部件均包含驱动电机；这样，摄像头能够在两个自由度上进行角度的电控调整，非常方便，调整范围能够满足实际使用要求。

本发明实施例中，标定块的特征编码唯一对应的是该标定块的中心点对应于该标定体处于设定位置时的真实世界的三维坐标。

本发明实施例中，标定块为中间含有特殊图案的的正方形，每个正方形中间的图案是唯一的，为对应的标定块的特征编码，通过对比标定块图案，获取标定块的特征编码，其中，特征编码所代表的为对应的正方形中心点的三维坐标。

实施例二

参见图2，是本发明提出的所述获取标定体上标定块的三维坐标方法流程图。

在实施例一种所述的获取标定体上标定块的三维坐标，具体包括：

步骤201，设置在扫描装置上的摄像机组采集标定体的图像；

在步骤201中，扫描装置上的摄像机组为360度全方位布设的集群式摄像机组，标定体设置在扫描装置的中心处，通过集群式摄像机组对标定体进行全方位图像采集。

步骤202，查找图像中的标定块并进行标定块的匹配；

在步骤202中，通过对摄像机组采集的图像进行标定块进行查找和提取，并对标定块进行匹配。

对每幅图像中的标定块的提取采用SIFT特征提取方法，保证提取的标定块对图像旋转、尺寸缩放、平移保持不变性，具有一定程度的稳定性，由于标定块为便于识别的特征图案，该特征图案就有简洁，便于识别的特征，因此普通 的摄像装置可以满足标定块的采集。在每幅图像的标定块提取后，进行标定块的匹配，当匹配标定块至少与相邻的两个摄像头拍摄的图像各自的标定块进行匹配时，所确定的匹配标定块是至少两幅二维图像与摄像头邻近的摄像头拍摄的图像的标定块的交集，当匹配标定块至少与相邻的两个摄像头拍摄的图像进行匹配时，所确定的匹配标定块是至少两幅二维图像分别与摄像头邻近的摄像头拍摄的图像的标定块的并集。

步骤203，计算匹配标定块的三维坐标信息。

本发明实施例中，通过摄像头对标定体进行拍照得到图像，该图像的标定块与相邻摄像头拍摄的图像的标定块进行匹配，确定该摄像头拍摄的图像与邻近摄像头拍摄的图像之间的匹配标定块，根据匹配标定块与拍摄摄像头的距离和角度参数，确定匹配标定块的三维坐标值。

本发明实施例中，对于匹配标定块计算其三维坐标值是获取该标定块的中心点的三维坐标，通过获得的标定块中心点的三维坐标与预设的标定块三维坐标进行对比，对比具有一致性，提高对比的精确度。

实施例三

参见图3，是本发明提出的一种人体扫描仪的摄像系统定位装置结构图。

一种人体扫描仪的摄像系统的定位装置，包括：

标定单元301，用于提供标定参照信息；

采集单元302，用于获取具有标定块的标定体图像；

处理单元303，对采集单元采集的标定体图像进行标定块的提取与匹配，并计算标定块的三维坐标，并将该三维坐标与标定块的特征编码对应的预设三维坐标值进行比对，产生对摄像机组的控制命令；

驱动控制单元304，接收处理单元对摄像机组的控制命令，控制摄像机组的控制器，使其对摄像机组的距离及拍摄角度进行调整。

本发明实施例中，通过集群式摄像机组组成的采集单元对标定单元进行图像采集，并将采集的图像信息发送到处理单元，处理单元对图像的标定块进行提取和匹配，计算标定块的三维坐标值，根据计算的三维坐标值与标定块具有的特征编码的预设三维坐标值对比，确定摄像机组的调整参数，通过驱动控制单元对摄像机组的距离和拍照角度进行调整，完成扫描装置的摄像系统的定位。

参见图4，是本发明实施例所述标定体结构图。

本发明实施例中，标定单元为立体方形结构，该立体方形结构上设置具有特征图案的标定块。标定单元采用方形立体结构，结构简单，方便设置，而且方便对标定块的提取。

参见图5，是本发明实施例所述标定块排列示意图。

如图5所示，标定块为中间含有特殊图案的的正方形，每个正方形中间的图案是唯一的，为对应的标定块的特征编码，即标定体上的每个标定块的特征编码是唯一的，标定块根据一定的排列方式进行排列，标定块的特征编码对应的是该标定块的中心点对应于该标定体处于设定位置时的真实世界的三维坐标。通过对比标定块图案，获取标定块中心点的三维坐标。

本发明实施例中，采集单元选用布设在扫描装置上的360度无死角的集群式摄像机组，该集群式摄像机组的布设与设置的摄像头数量以能够拍摄全面标定体为准，本发明对摄像头数量不作限制。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明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，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。