一种三维照片采集方法及采集系统与流程

本发明属于基于照片的三维重建技术领域，涉及一种三维照片采集方法及采集系统。

背景技术：
目前基于照片的三维重建系统中的同步照片采集，一般采用多部相机同时针对同一被摄物体拍照的方法来实现，本发明把这种同步照片采集方法简称为三维照片采集方法，但是这一方法存在一些问题有待解决：1.被摄物体本身特征点很少，比如颜色单一的光滑表面。2.被摄物体不同区域的材质和反光属性不一致，导致照片曝光时间难以兼顾到不同区域的特征点的采集。3.被摄体的空间尺度比较大，镜头的景深有可能无法容纳所要拍摄的对象。以上三个问题的存在使得用普通照片采集方法得到照片在三维重建时没有足够的特征点。

技术实现要素：
为了克服现有技术中存在的缺点，本发明提供了一种三维照片采集方法及采集系统。本发明所采用的第一种技术方案，一种三维照片采集方法，按照以下步骤实施：步骤1、先由智能终端阵列对静止的被摄物体进行初次拍摄；其中，智能终端阵列为一个或一个以上的智能终端构成的集合，智能终端为具有接入互联网能力且搭载操作系统的终端；步骤2、将初次拍摄数据传送给照片建模服务器，得到被摄物体初始特征密度分布值，再由照片建模服务器根据初始特征密度分布值生成最佳投影方案并通过投影控制器发送至投影仪阵列；其中，投影仪阵列是指有一个或一个以上的投影仪构成的集合；步骤3、由投影仪阵列中的各个投影仪同时投影各自所分配到的最佳投射图案，在投射最佳图案的同时，智能终端阵列开始拍摄照片，以提取被摄物体的全区域特征点。进一步的，由智能终端阵列采用多次曝光方法对被摄物体进行拍摄，多次曝光是指针对同一被摄物体先按测光值曝光一张，然后在其基础上增加和减少曝光量再继续曝光一张或多张。进一步的，多次曝光方法具体为，当智能终端阵列采用一个智能终端进行拍摄时：将智能终端设备的位置固定，同时将智能终端按照不同的曝光参数分别对同一被摄物体进行拍摄；和/或，将智能终端设备按照不同的位置和不同的曝光参数，分别对同一被摄物体进行拍摄。进一步的，多次曝光方法具体为，当智能终端阵列采用多个智能终端进行拍摄时，各个智能终端设置不同的曝光参数，同时对同一被摄物体进行拍摄。进一步的，将曝光值按照级差为1/3EV、0.5EV或1EV来增加或减少曝光量。进一步的，由智能终端阵列采用多焦距曝光方法对被摄物体进行拍摄，多焦距曝光是指针对被摄物体无法容纳在镜头的景深之内而采取的多焦距进行多次拍摄，得到焦段均不相同的多张照片。进一步的，多焦距曝光方法具体为，当智能终端阵列采用一个智能终端进行拍摄时：将智能终端设备的位置固定，同时将智能终端按照不同的焦距分别对同一被摄物体进行拍摄；和/或，将智能终端设备按照不同的位置和不同的焦距，分别对同一被摄物体进行拍摄。进一步的，多焦距曝光方法具体为：当智能终端阵列采用多个智能终端进行拍摄时，各个智能终端设置不同的焦距，再同时对同一被摄物体进行拍摄，采用智能终端拍照后，照片数据统一的读取方法是直接设置好本地路由存储地址或远程云存储地址，即可自动整理上传。本发明采用的第二种技术方案是，一种应用上述采集方法的三维照片采集系统，包括由一个或多个智能终端并列组成的智能终端阵列，各个智能终端均连接至照片建模服务器的输入端，照片建模服务器的输出端分别通过投影控制器连接至若干个投影仪，各个智能终端和各个投影仪均连接至同步控制器，同步控制器用于触发各个智能终端拍摄照片，同步控制器还用于触发各个投影仪投影图案。进一步的，同步控制器包括并联的两个或两个以上的触发单元，每个触发单元均包括低电平触发工作电路；低电平触发工作电路包括三极管Q1，三极管Q1的发射极均接供电电压VCC，每个三极管Q1的基极均通过对应第一电阻R1连接至同一个总触发开关K1，每个三极管Q1的集电极均分别连接至各自对应二极管D1的负极和对应控制器的第一端口，每个二极管D1的正极均与控制器的第二端口连接并接地，每个控制器均连接有单触发开关K2并控制单触发开关K2的闭合或断开，每个单触发开关K2均连接有用于连接智能终端的外部触发功能模拟单元，总触发开关K1用于导通或断开各个控制器，从而控制对应的单触发开关K2的闭合或断开，以启动或停止对应的外部触发功能模拟单元用于触发智能终端应用程序的触发功能。本发明的有益效果是，通过本发明的采集方法和采集系统，解决了被摄物体由于不同区域的材质和反光属性不一致，导致照片曝光时间难以兼顾到不同区域的特征点采集的问题；还解决了被摄物体本身特征点很少的问题以及被摄体的空间尺度比较大，全部区域的特征点难于一次性提取的问题。附图说明图1为本发明的一种三维照片采集系统的结构示意图；图2为本发明的一种三维照片采集系统中同步控制器的结构示意图。图中，1.耳机插头，2.匹配负载，3.第一端口，4.第二端口，5.控制器，11.智能终端，12.投影仪，13.照片建模服务器，14.同步控制器，15.投影控制器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。一、本发明提供了一种三维照片采集方法，具体内容如下：1、针对被摄物体本身特征点很少，比如颜色单一的光滑表面的问题，可采用主动投射特征点的办法来解决，其中投射的光源可以有很多选择。这里重点采用投影仪阵列来完成。之所以采用投影仪阵列，而不是一个投影仪，因为一个投影仪12往往无法照射到整个被摄物体，采用阵列投影仪投射可以覆盖整个被摄物体。具体过程按照以下步骤实施：步骤1、先由智能终端阵列对静止的被摄物体进行初次拍摄；其中，该智能终端阵列为一个或一个以上的智能终端11构成的集合，该智能终端11为具有接入互联网能力且搭载操作系统的终端。该智能终端阵列的具体数量和排列方法根据具体要求而定，可以但不限于直线阵列、圆弧阵列或通过函数可以表达的空间阵列。这里智能终端11是指拥有接入互联网能力，通常搭载各种操作系统，包括但不限于IOS、Android系统，可根据用户需求定制各种功能的终端。运行在智能终端11的软件是具有定制的照相、录像、录音或其他数据采集功能的软件，该软件的特点是有定制的参数、保存、锁定功能或者预存若干参数组作为模块供下次使用软件时整体调出的功能，例如聚焦、曝光度或白平衡调整的功能。步骤2、再将初次拍摄数据传送给照片建模服务器13，得到被摄物体初始特征密度分布值，再由照片建模服务器13根据初始特征密度分布值生成最佳投影方案并发送至投影仪阵列；其中，所述投影仪阵列是指有一个或一个以上的投影仪12构成的集合。所述投影仪阵列的具体数量和排列方法根据具体要求而定，可以但不限于为直线阵列、圆弧阵列或某种函数可以表达的空间阵列。投影仪可以是可见光投影仪、红外光投影仪或激光投影仪。步骤3、由投影仪阵列中的各个投影仪12同步投影各自所分配到的最佳图案，在投射最佳图案的同时，智能终端阵列开始拍摄同步照片，以提取被摄物体的全区域特征点。先由智能终端阵列进行一次初始拍摄得到的照片，送入照片建模服务器13处理后，得到一个被摄物体初始特征密度分布值。再根据这个值由照片建模服务器13生成最佳投影方案。这个方案是指不同的投影仪投射不同的图案，这个图案可以是某种结构光条纹，或某种结构光光斑，把它投射到被摄物体上可以增加被摄物体的特征值。然后由投影仪阵列同步投影各自所分配到的最佳图案。而这个初始拍摄到最佳投射的过程中。被摄物体需要基本保持不动。在最佳图案投射的同时，智能终端阵列开始拍摄同步照片，需要指出的是这次拍照重点是提取被摄物体的全区域特征点。但是得到的被摄物体纹理可能与白光下的有差异。如果需要模拟白光下彩色纹理的话，可以关闭投影图案，由智能终端阵列补拍一次纹理即可。2、针对被摄物体不同区域的材质和反光属性不一致，导致照片曝光时间难以兼顾到不同区域的特征点的采集问题，可采用多次曝光的方法，此处的多次为两次或两次以上。多次曝光是指针对同一被摄物体先按测光值曝光一张，然后在其基础上增加和减少曝光量各曝光一张，若仍无把握，可多变化曝光量多拍几张，可按级差为1/3EV、0.5EV、1EV等来调节曝光量，每张照片的曝光量均不相同，这样就能在后期三维重建时让计算机程序从一系列的照片中分别提取出被摄物体不同区域由于材质和反光属性不同而包含的足够的特征点或特征参数。多次曝光的具体方案可以由以下三种方案的一种或任意组合方案实现：(1)当智能终端阵列采用一个智能终端11进行拍摄时，将所述智能终端11设备的位置固定，同时将所述智能终端11按照不同的曝光参数分别对同一被摄物体进行拍摄，(2)当智能终端阵列采用一个智能终端11进行拍摄时，将所述智能终端11设备按照不同的位置和不同的曝光参数，分别对同一被摄物体进行拍摄。(3)当智能终端阵列采用多个智能终端11进行拍摄时，为各个智能终端11设置不同的曝光参数，同时对同一被摄物体进行拍摄。采用智能终端阵列设备，则可以为不同的设备合理安排不同的曝光参数，这样在同一时刻采集到的同步照片就含有被摄物体不同材质和反光区域的足够特征点。但这样做需要智能终端阵列密集度高，优点是能够实现瞬时拍照。如果智能终端阵列密集度较低，则可采用每个设备多次曝光来实现。但对被摄物体的静止度要求较高。3、针对被摄体的空间尺度比较大，智能终端11的景深有可能无法容纳被摄物体所有部分的问题，解决的方法为：(1)尽量采用景深大一点的镜头组合或光圈。(2)被摄物体离智能终端镜头远一点。(3)由智能终端阵列采用多焦距曝光方法对被摄物体进行拍摄，所述多焦距曝光是指针对被摄物体无法容纳在镜头的景深之内而采取的多焦距进行多次拍摄，得到焦段均不相同的多张照片。采用多焦距曝光的方法，此处的多次为两次或两次以上的曝光，多焦距曝光是指针对被摄物体无法容纳在镜头的景深之内而采取的多焦距多次拍摄的办法。每张照片的焦段均不相同，这样就能在后期三维重建时让计算机程序从一系列的照片中分别提取出被摄物体对应不同焦段的特征点或特征参数。多焦距曝光的具体方案可以由以下三种方案的一种或任意组合方案实现：(1)当智能终端阵列采用一个智能终端11进行拍摄时，将所述智能终端11设备的位置固定，同时将所述智能终端11按照不同的焦聚分别对同一被摄物体进行拍摄；(2)当智能终端阵列采用一个智能终端11进行拍摄时，将所述智能终端11设备按照不同的位置和不同的焦聚，分别对同一被摄物体进行拍摄；(3)当智能终端阵列采用多个智能终端11进行拍摄时，为各个智能终端11设置不同的焦聚，再让对同一被摄物体进行拍摄。采用智能终端阵列设备，则可以为不同的智能终端合理安排不同的聚焦，这样在同一时刻采集到的多个照片就含有被摄物体不同焦段的足够特征点。但这样做需要智能终端阵列密集度高，优点是瞬时完成拍照。如果智能终端阵列密集度较低，则可采用每个设备多次调整聚焦参数来实现，但对被摄物体的静止度要求较高。二、本发明还提供了一种应用上述采集方法的三维照片采集系统，包括由一个或多个智能终端11并列组成的智能终端阵列，智能终端阵列用于拍照和数据传输；运行在智能终端11中的是具有定制的照相功能的软件，它包括聚焦、曝光度、白平衡调整等功能，还有定制的参数保存或锁定或者预存参数模块调出功能。各个智能终端11均连接至照片建模服务器13的输入端，照片建模服务器13用于初次照片三维建模和模型不同区域特征量的提取以及投影仪阵列所需最佳投射图案的生成和分配。照片建模服务器13的输出端分别通过投影控制器15连接至若干个投影仪12，投影仪12用于投射特征点，投影仪12可以是可见光投影仪12、红外光投影仪12或激光投影仪12，投影控制器15用于接收来自照片建模服务器13的最佳投射图案，并控制各个投影仪12在同步控制器14指定的时间投放出去。各个智能终端11和各个投影仪12均连接至同步控制器14，同步控制器14用于触发各个智能终端11拍摄照片，同步控制器14还用于触发各个投影仪12的投影。该同步控制器14可以是将多个智能终端11聚集在小范围内，且方便进行短距离同步触发的条件下使用的触发器，这里称之为同步控制器。单机版同步控制器14包括并联的两个或两个以上的触发单元，每个触发单元均包括三极管Q1，此处三极管Q1及其对应的偏置电阻R1、触发开关K1构成了PNP型三极管低电平触发工作电路。三极管Q1的发射极均接供电电压VCC，每个三极管Q1的基极均通过第一电阻R1连接至同一个总触发开关K1，每个三极管Q1的集电极均分别连接至二极管D1的负极和控制器5的第一端口3，每个二极管D1的正极均与控制器5的第二端口4连接并接地，每个控制器5旁均设置有单触发开关K2，每个单触发开关K2均连接有用于连接智能终端11的外部触发功能模拟单元，总触发开关K1用于导通或断开各个控制器5，从而控制对应的单触发开关K2的闭合或断开，以启动或停止对应的外部触发功能模拟单元用于触发智能终端11应用程序的触发功能。三极管Q1为PNP型三极管或NPN三极管。上述触发工作电路可以由NPN型三极管及其对应偏置电阻、触发开关构成的高电平触发电路，或者其他类似功能的器件或电路替代。该外部触发功能模拟单元的接口为耳机接口、USB接口、lightning接口或其他数据接口。上述接口按要求分别连接符合各自电器接口协议的设备，但其模拟的功能不同：接口为耳机接口时，模拟的是线控功能的一种或多种；接口为USB接口或lightning接口时，可使用根据各自电器接口协议开发出的相应硬件设备或软件程序，模拟其相应的特定功能，以实现同步照片的获取。当外部触发功能模拟单元的接口为耳机接口时，外部触发功能模拟单元包括串联的匹配负载2和耳机插头1，匹配负载2与单触发开关K2连接。匹配负载2用于模拟耳机的线控功能，耳机的线控功能为增加音量、减小音量、快进、快退、上一曲或下一曲，匹配负载2与耳机插头1结合可以模拟完整的线控耳机，使得智能终端11把匹配负载2与耳机插头1当成一个常规的线控耳机，而无需使用常规的线控耳机即可完成对各个智能终端11的同步触发功能。耳机插头1用于接入智能终端11。这里智能终端11是指拥有接入互联网能力，通常搭载各种操作系统，包括但不限于IOS、Android系统。可根据用户需求定制各种功能的终端。该同步控制器14的同步触发方法，包括以下步骤：步骤1、开启各个智能终端11的应用程序，应用程序包括控制智能终端11同步拍照、同步录音、同步录像或同步记录数据。将应用程序的触发功能设置为匹配负载2具有的线控功能。例如，选择增加音量键为功能键。如果已安装的程序没有本身关于音量键的触发设置功能，可借助第三方软件来关联音量键的触发和指定程序相应程序的启动。步骤2、将智能终端11同步触发装置的各个耳机插头1正确插入相应的智能终端11的耳机插孔；步骤3、设置智能终端11的对应功能参数；步骤4、闭合同步控制器14中的总触发控制开关K1，于是启动控制器5导通单触发开关K2，从而接入匹配负载2并完成其模拟的耳机线控功能，实现触发智能终端11的应用程序；步骤5、松开总触发控制开关K1，即停止触发。例如，当需要触发智能终端11进行同步拍照时，首先开启各个智能终端11的拍摄应用程序，将拍摄应用程序的触发功能设置为匹配负载2具有的线控功能，比如音量增大键功能；再将同步控制器14的各个耳机插头1正确插入相应的智能终端11的耳机插孔；然后设置智能终端11的拍摄参数；通过闭合同步控制器14中的总触发控制开关K1，便启动控制器5导通单触发开关K2，从而启动匹配负载2的音量增大键功能，实现同步触发智能终端11进行拍照，松开总触发控制开关K1，即停止触发同步拍照。而且采用智能终端11拍照后照片数据统一的读取方法是直接设置好本地路由存储地址或远程云存储地址，即可自动整理上传。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。