一種具有三維掃描功能的移動終端的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種具有三維掃描功能的移動終端，移動終端包括，光學(xué)投射模塊、相機模塊及信息處理模塊，光學(xué)投射模塊連接信息處理模塊，用于根據(jù)信息處理模塊的指令投射結(jié)構(gòu)光圖案；相機模塊連接信息處理模塊，用于根據(jù)信息處理模塊的指令獲取帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像，將目標(biāo)圖像發(fā)送至信息處理模塊；信息處理模塊對帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像進行解碼處理，完成目標(biāo)的三維重建。本申請能夠?qū)⑷S掃描裝置與移動終端結(jié)合，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，硬件成本較低，能夠?qū)θ四樀冉嚯x目標(biāo)實現(xiàn)三維重建。
【專利說明】
一種具有三維掃描功能的移動終端
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型屬于三維掃描領(lǐng)域，特別涉及一種具有三維掃描功能的移動終端。
【背景技術(shù)】
[0002]三維掃描技術(shù)發(fā)展迅速，目前已應(yīng)用到了工業(yè)檢測、設(shè)計、動漫及電影特效制作、三維展示、虛擬手術(shù)、反求工程等諸多領(lǐng)域和行業(yè)。
[0003]從現(xiàn)有的三維掃描技術(shù)手段來看，以激光三維掃描技術(shù)為主，激光三維掃描系統(tǒng)通過投射激光線或者點陣，用攝像頭捕捉投射的激光特征，通過三角測量恢復(fù)三維深度信息，但這種逐點和逐線的掃描方式主要缺點就是速度慢。美國谷歌公司采用激光散斑三維測量技術(shù)，通過激光光源照射毛玻璃片，在空間中生成不同形態(tài)的光斑分布，通過預(yù)先標(biāo)定，通過光斑形態(tài)的變化，可粗略估計出該點處的深度信息，該技術(shù)可用于室內(nèi)大場景的三維重建，但對于近距離目標(biāo)，其精度較低，難以滿足精確三維重建的需要，且模塊體積較大，成本較高。美國微軟公司采用TOF技術(shù)，即通過測量激光光源的發(fā)射返回時間差，來估計物體表面的深度，該技術(shù)需要特制的CMOS芯片，該芯片提交較大，成本較高，且對于0.5米以內(nèi)的目標(biāo)很難測量，因此也多用于中長距離的3D重建和測量用途，不適用于手機終端等載體。
[0004]目前的三維掃描系統(tǒng)以工業(yè)應(yīng)用為主，系統(tǒng)體積大，操作復(fù)雜且價格昂貴，然而隨著智能終端產(chǎn)品，如智能手機的普及，能否在智能手機等終端上實現(xiàn)快速的3D掃描功能以成為各大手機廠商和IT公司的技術(shù)關(guān)注熱點。目前在手機終端上尚未有成功應(yīng)用案例。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供一種具有三維掃描功能的移動終端，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中三維掃描設(shè)備體積大、硬件集成度不高的問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種具有三維掃描功能的移動終端，包括，光學(xué)投射模塊、相機模塊及信息處理模塊，
[0007]所述光學(xué)投射模塊連接所述信息處理模塊，用于根據(jù)信息處理模塊的指令投射結(jié)構(gòu)光圖案；
[0008]所述相機模塊連接所述信息處理模塊，用于根據(jù)信息處理模塊的指令獲取帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像，將目標(biāo)圖像發(fā)送至所述信息處理模塊；
[0009]所述信息處理模塊對帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像進行解碼處理，完成目標(biāo)的三維重建。
[0010]本實用新型一實施例中，所述光學(xué)投射模塊包括，光源、結(jié)構(gòu)光光柵及光學(xué)鏡頭組，
[0011 ]所述光源發(fā)出的光通過結(jié)構(gòu)光光柵及光學(xué)鏡頭組照射至目標(biāo)上。
[0012]本實用新型一實施例中，所述光源為LED陣列光源。
[0013]本實用新型一實施例中，若所述光源為近紅外光源，則在所述相機模塊外側(cè)加裝一紅外濾光片。
[0014]本實用新型一實施例中，所述結(jié)構(gòu)光光柵為帶有二值幾何圖案的光柵。
[0015]本實用新型一實施例中，所述相機模塊與所述光學(xué)投射模塊之間的距離范圍為5cm?1cm0
[0016]本實用新型一實施例中，所述相機模塊的鏡頭視角為50度，所述光學(xué)投射模塊的投射角度為45度。
[0017]本實用新型一實施例中，所述移動終端還包括RGB攝像頭，連接所述信息處理模塊，用于根據(jù)信息處理模塊的指令獲取目標(biāo)圖像的彩色圖像，將目標(biāo)圖像的彩色圖像發(fā)送至信息處理模塊，由信息處理模塊對三維重建的目標(biāo)進行紋理貼圖處理。
[0018]本實用新型提供的具有三維掃描功能的移動終端由相機模塊、光投射模塊(包括光源、結(jié)構(gòu)光柵及光學(xué)投射模塊)及信息處理模塊組成。為了實現(xiàn)裝置的微型化，采用光刻工藝來制作結(jié)構(gòu)光光柵，并配合微型光學(xué)鏡頭組，實現(xiàn)整體的小型化;本申請采用二值圖形組成的空間編碼圖案，根據(jù)相應(yīng)的解碼算法，從物體表面提取出編碼特征點的圖像坐標(biāo)和相應(yīng)的編碼值，結(jié)合初始標(biāo)定參數(shù)，即可通過三角測量的方法計算出物體表面若干編碼特征點的三維坐標(biāo)。
[0019]本申請能夠?qū)⑷S掃描裝置與移動終端結(jié)合，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，硬件成本較低，能夠?qū)θ四樀冉嚯x目標(biāo)實現(xiàn)三維重建，基于所獲取的三維信息，后續(xù)在手機等智能終端上，可以衍生出眾多的三維應(yīng)用，因此具有極其廣闊的市場應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實用新型一實施例的具有三維掃描功能的移動終端結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2為本實用新型一實施例的光學(xué)投射模塊示意圖；
[0023]圖3為本實用新型一實施例的二值幾何圖案的光柵示意圖；
[0024]圖4為本實用新型另一實施例的具有三維掃描功能的移動終端結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型的技術(shù)特點及效果更加明顯，下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進一步說明，本實用新型也可有其他不同的具體實例來加以說明或?qū)嵤?，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在權(quán)利要求范圍內(nèi)做的等同變換均屬于本實用新型的保護范疇。
[0026]需要說明的是，本申請所述的移動終端包括但不限于智能手機、pad、電腦、筆記本等具有信息處理功能的終端。
[0027]如圖1所示，圖1為本實用新型一實施例的具有三維掃描功能的移動終端結(jié)構(gòu)圖。
[0028]本實施例將光學(xué)投射模塊、相機模塊及信息處理模塊集成于移動終端上，具有整體結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，硬件成本低，能夠?qū)θ四樀冉嚯x目標(biāo)實現(xiàn)三維重建，基于所獲取的三維信息，后續(xù)在移動終端上可衍生出眾多的三維應(yīng)用。
[0029]具體的，具有三維掃描功能的移動終端100包括，光學(xué)投射模塊101、相機模塊102及信息處理模塊103，
[0030]所述光學(xué)投射模塊101連接所述信息處理模塊103，用于根據(jù)信息處理模塊的指令投射結(jié)構(gòu)光圖案；
[0031]所述相機模塊102連接所述信息處理模塊103，用于根據(jù)信息處理模塊的指令獲取帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像，將目標(biāo)圖像發(fā)送至所述信息處理模塊；
[0032]所述信息處理模塊103對帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像進行解碼處理，完成目標(biāo)的三維重建。
[0033]詳細(xì)的說，信息處理模塊包括同步控制模塊，即控制光學(xué)投射模塊101發(fā)射結(jié)構(gòu)光圖案的同時，觸發(fā)相機模塊102拍攝，獲取到帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像后對帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像進行解碼處理，完成目標(biāo)三維重建。
[0034]具體實施時，投射模塊發(fā)出的結(jié)構(gòu)光圖案可采用現(xiàn)有技術(shù)方法進行編碼，信息處理模塊采用相應(yīng)的解碼方法對目標(biāo)圖像進行解碼處理，從物體表面提取出編碼特征點的圖像坐標(biāo)和相應(yīng)的編碼值，結(jié)合初始標(biāo)定參數(shù)，即可通過三角測量的方法計算出物體表面若干編碼特征點的三維坐標(biāo)，完成目標(biāo)的三維重建。
[0035]如圖2所示，本實用新型一實施例中，所述光學(xué)投射模塊包括，光源201、結(jié)構(gòu)光光柵202及光學(xué)鏡頭組203，
[0036]所述光源發(fā)出的光通過結(jié)構(gòu)光光柵及光學(xué)鏡頭組照射至目標(biāo)上。
[0037]詳細(xì)的說，光源201類型優(yōu)選LED陣列，以便減小光學(xué)投射模塊的尺寸，提供高亮度光，同時增加光照均勻性。另光源可采用可見光光源或近紅外光源，若選用近紅外光源，則在相機模塊外側(cè)加裝一紅外濾光片。由于實用新型提供的具有三維掃描功能的移動終端采用單次投射且只需拍攝一張照片，因此光源采用觸發(fā)模式(類似于閃燈模式)。
[0038]結(jié)構(gòu)光光柵202采用二值光柵，即光柵上密布若干二值幾何圖案(如圖3所示)，圖形的密度和圖案類別可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中不同編碼算法進行設(shè)計，本申請對圖案的編碼算法不再詳敘。
[0039]本申請所述的光柵采用光刻加工工藝，以便實現(xiàn)高精度圖案制作及微型化。
[0040]光學(xué)鏡頭組203采用微型光學(xué)鏡頭組，以便減小光學(xué)投射模塊的尺寸，光學(xué)鏡頭組可根據(jù)所需拍攝的距離及范圍(視角)，有針對性的設(shè)計鏡頭系統(tǒng)，本申請對光學(xué)鏡頭組的具體結(jié)構(gòu)不做限制。
[0041]本實用新型一實施例中，為了準(zhǔn)確的實現(xiàn)近距離目標(biāo)的三維重建，所述相機模塊與所述光學(xué)投射模塊之間的距離范圍為5cm?10cm。相機模塊與光學(xué)投射模塊距離較大時，能夠提升目標(biāo)三維重建的精度，一般情況下，若移動終端的尺寸允許，將相機模塊及光學(xué)投射模塊設(shè)置于移動終端的兩端。
[0042]優(yōu)選的，所述相機模塊的鏡頭視角為50度，所述光學(xué)投射模塊的投射角度為45度。在距離移動終端50cm的距離上，獲取投射范圍約40X40厘米，可以滿足近距離掃描目標(biāo)的需求。
[0043]如圖4所示，圖4為本實用新型另一實施例的具有三維掃描功能的移動終端，該移動終端還包括RGB攝像頭104，連接所述信息處理模塊103，用于根據(jù)信息處理模塊的指令獲取目標(biāo)圖像的彩色圖像，將目標(biāo)圖像的彩色圖像發(fā)送至信息處理模塊，由信息處理模塊對三維重建的目標(biāo)進行紋理貼圖處理。
[0044]本實用新型提供的具有三維掃描功能的移動終端由相機模塊、光投射模塊(包括光源、結(jié)構(gòu)光柵及光學(xué)投射模塊)及信息處理模塊組成。為了實現(xiàn)裝置的微型化，采用光刻工藝來制作結(jié)構(gòu)光光柵，并配合微型光學(xué)鏡頭組，實現(xiàn)整體的小型化;本申請采用二值圖形組成的空間編碼圖案，根據(jù)相應(yīng)的解碼算法，從物體表面提取出編碼特征點的圖像坐標(biāo)和相應(yīng)的編碼值，結(jié)合初始標(biāo)定參數(shù)，即可通過三角測量的方法計算出物體表面若干編碼特征點的三維坐標(biāo)。
[0045]本申請能夠?qū)⑷S掃描裝置與移動終端結(jié)合，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，硬件成本較低，能夠?qū)θ四樀冉嚯x目標(biāo)實現(xiàn)三維重建，基于所獲取的三維信息，后續(xù)在手機等智能終端上，可以衍生出眾多的三維應(yīng)用，因此具有極其廣闊的市場應(yīng)用前景。
[0046]本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)如下技術(shù)效果:
[0047]體積小，光柵采用光刻工藝，同時采用微型光學(xué)鏡頭(組)，可實現(xiàn)整體模塊的微型化，從而便于集成到現(xiàn)有的智能手機等終端中；
[0048]成本低，系統(tǒng)不包括高成本硬件模塊，光柵和微型光學(xué)鏡頭均可由現(xiàn)有工藝加工，批量后成本較低；
[0049]以上所述僅用于說明本申請的技術(shù)方案，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員均可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本實用新型的權(quán)利保護范圍應(yīng)視權(quán)利要求范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種具有三維掃描功能的移動終端，其特征在于，所述移動終端包括，光學(xué)投射模塊、相機模塊及信息處理模塊， 所述光學(xué)投射模塊連接所述信息處理模塊，用于根據(jù)信息處理模塊的指令投射結(jié)構(gòu)光圖案； 所述相機模塊連接所述信息處理模塊，用于根據(jù)信息處理模塊的指令獲取帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像，將目標(biāo)圖像發(fā)送至所述信息處理模塊； 所述信息處理模塊對帶有結(jié)構(gòu)光圖案的目標(biāo)圖像進行解碼處理，完成目標(biāo)的三維重建。2.如權(quán)利要求1所述的具有三維掃描功能的移動終端，其特征在于，所述光學(xué)投射模塊包括，光源、結(jié)構(gòu)光光柵及光學(xué)鏡頭組， 所述光源發(fā)出的光通過結(jié)構(gòu)光光柵及光學(xué)鏡頭組照射至目標(biāo)上。3.如權(quán)利要求2所述的具有三維掃描功能的移動終端，其特征在于，所述光源為LED陣列光源。4.如權(quán)利要求2所述的具有三維掃描功能的移動終端，其特征在于，若所述光源為近紅外光源，則在所述相機模塊外側(cè)加裝一紅外濾光片。5.如權(quán)利要求2所述的具有三維掃描功能的移動終端，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)光光柵為帶有二值幾何圖案的光柵。6.如權(quán)利要求1所述的具有三維掃描功能的移動終端，其特征在于，所述相機模塊與所述光學(xué)投射模塊之間的距離范圍為5cm?1cm07.如權(quán)利要求1所述的具有三維掃描功能的移動終端，其特征在于，所述相機模塊的鏡頭視角為50度，所述光學(xué)投射模塊的投射角度為45度。8.如權(quán)利要求1所述的具有三維掃描功能的移動終端，其特征在于，所述移動終端還包括RGB攝像頭，連接所述信息處理模塊，用于根據(jù)信息處理模塊的指令獲取目標(biāo)圖像的彩色圖像，將目標(biāo)圖像的彩色圖像發(fā)送至信息處理模塊，由信息處理模塊對三維重建的目標(biāo)進行紋理貼圖處理。
【文檔編號】G01B11/00GK205448962SQ201521129583
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】宋展
【申請人】深圳先進技術(shù)研究院