本發(fā)明涉及一種三維掃描儀技術(shù)，具體涉及一種三維掃描儀特征點(diǎn)建模數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)：

隨著人們服裝個(gè)性化設(shè)計(jì)的要求，服裝的量身定制逐漸進(jìn)入成衣生產(chǎn)領(lǐng)域，其中人體測(cè)量系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電子量身定制、人體體型數(shù)據(jù)庫(kù)建立的基礎(chǔ)工作和關(guān)鍵技術(shù)。其自20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始逐漸成為服裝數(shù)字化技術(shù)的重要研究課題。在30多年的發(fā)展過(guò)程中大致經(jīng)歷了由手工測(cè)量向計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量、由接觸式測(cè)量向非接觸式測(cè)量、由二維向三維方向發(fā)展3個(gè)階段，并向自動(dòng)測(cè)量和利用訓(xùn)算機(jī)測(cè)量、處理和分析的方向發(fā)展。

傳統(tǒng)的人體測(cè)量通常是指測(cè)量工具與人體接觸，直接測(cè)出靜態(tài)時(shí)人體各部位的高、寬、周長(zhǎng)等尺寸，主要的測(cè)量工具是軟尺、角度尺、測(cè)高計(jì)、測(cè)距計(jì)和滑動(dòng)計(jì)等。非接觸式測(cè)量主要以現(xiàn)代光學(xué)為基礎(chǔ)，融光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像學(xué)、信息處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等科學(xué)技術(shù)為一體的測(cè)量技術(shù)，它在測(cè)量被測(cè)對(duì)象時(shí)，把圖像當(dāng)作檢測(cè)和傳遞信息的手段或載體加以利用，其目的是從圖像中提取有用的信息，主要方法有：廓體影像法、莫爾等高線法、白光相位法、激光測(cè)量法、紅外線測(cè)量法、立體攝像測(cè)量法等。非接觸式三維人體自動(dòng)測(cè)量彌補(bǔ)了常規(guī)的接觸式人體測(cè)量的不足，使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比較，三維人體測(cè)量方法主要特點(diǎn)是快速、準(zhǔn)確、效率高等。

目前采用非接觸掃描的方法，通過(guò)攝像機(jī)對(duì)待掃描對(duì)象進(jìn)行各個(gè)方位的拍照，獲取圖像，在對(duì)圖像進(jìn)行處理，獲取人體三維數(shù)據(jù)，上述三維人體測(cè)量方法雖然都能獲得三維人體模型，由于人體的某些輪廓不明顯，攝像機(jī)拍照?qǐng)D片需要具有高分辨率才能夠清楚的識(shí)別，對(duì)于采用高分辨率的多組攝像機(jī)組成的掃描系統(tǒng)，其造價(jià)成本高，一定程度上限制了該技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三維掃描儀特征點(diǎn)建模數(shù)據(jù)處 理方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種三維掃描儀特征點(diǎn)建模數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：

攝像機(jī)組采集待掃描對(duì)象的圖像；

查找圖像的特征點(diǎn)；

對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；

計(jì)算匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

對(duì)三維坐標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)散形成三維模型；

對(duì)三維模型進(jìn)行去噪。

進(jìn)一步地，所述攝像機(jī)組為全方位布設(shè)在待掃描對(duì)象的集群式攝像機(jī)組。

進(jìn)一步地，所述攝像機(jī)組采集待掃描實(shí)體的圖像，具體為攝像機(jī)組在同一時(shí)刻進(jìn)行拍攝的所有圖像。

進(jìn)一步地，所述特征點(diǎn)為投影在待掃描實(shí)體上的的特征圖案中的角點(diǎn)，所述圖像為同一時(shí)刻所有攝像機(jī)拍攝的圖像。

進(jìn)一步地，所述查找圖像的特征點(diǎn)，具體包括：對(duì)攝像機(jī)所拍攝的所有圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行查找，并確定每幅圖像所有特征點(diǎn)的二維數(shù)據(jù)信息。

進(jìn)一步地，所述對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，具體包括：根據(jù)兩幅圖或多幅圖中表示同一特征點(diǎn)進(jìn)行匹配。

進(jìn)一步地，所述計(jì)算匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，具體包括：根據(jù)匹配特征點(diǎn)與攝像機(jī)拍攝位置確定匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。

進(jìn)一步地，所述對(duì)三維坐標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)散形成三維模型，具體包括：對(duì)根據(jù)匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)值將匹配特征點(diǎn)分為非表面特征點(diǎn)和表面特征點(diǎn)，將表面特征點(diǎn)進(jìn)行處理形成三維模型。

進(jìn)一步地，所述非表面特征點(diǎn)為匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)的三個(gè)數(shù)據(jù)在三個(gè)維度上的緊鄰處都有另外的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)，否則為表面特征點(diǎn)。

進(jìn)一步地，所述對(duì)三維模型進(jìn)行去噪，具體包括：對(duì)于每一個(gè)表面特征點(diǎn)，選取周圍特征點(diǎn)信息，并計(jì)算特征點(diǎn)比較色差值，通過(guò)鄰近點(diǎn)坐標(biāo)的顏色與比較色差值對(duì)比，若鄰近點(diǎn)坐標(biāo)的顏色與比較色差值不相同，則鄰近點(diǎn)坐標(biāo)為噪聲點(diǎn)，去除該鄰近點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過(guò)在待掃描對(duì)象投影特征圖案，增強(qiáng)待掃描對(duì)象的特征信息，對(duì)攝像機(jī)采集的圖像上的特征點(diǎn)進(jìn)行查找，獲取每幅圖像的特征點(diǎn)信息，然后對(duì)所有圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，濾除冗余特征點(diǎn)，降低特征點(diǎn)信息的數(shù)據(jù)量，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理節(jié)約時(shí)間，提高三維建模的效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提出的一種三維掃描儀特征點(diǎn)建模數(shù)據(jù)處理方法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，是本發(fā)明提出的一種三維掃描儀特征點(diǎn)建模數(shù)據(jù)處理方法流程圖。

如圖1所示，一種三維掃描儀特征點(diǎn)建模數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：

步驟101，攝像機(jī)組采集待掃描對(duì)象的圖像；

步驟102，查找圖像的特征點(diǎn)；

步驟103，對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；

步驟104，計(jì)算匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

步驟105，對(duì)三維坐標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)散形成三維模型；

步驟106，對(duì)三維模型進(jìn)行去噪。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)在待掃描對(duì)象投影特征圖案，增強(qiáng)待掃描對(duì)象的特征信息，對(duì)攝像機(jī)采集的圖像上的特征點(diǎn)進(jìn)行查找，獲取每幅圖像的特征點(diǎn)信息，然后對(duì)所有圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，刪除重復(fù)的特征點(diǎn)，對(duì)保留的特征點(diǎn)計(jì)算其在真實(shí)世界的三維坐標(biāo)值，最終獲得待掃描對(duì)象的三維模型數(shù)據(jù)。

在上述步驟101中，所述攝像機(jī)組為全方位布設(shè)在待掃描對(duì)象的集群式攝像機(jī)組。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)布設(shè)在待掃描對(duì)象的360度全方位的集群式攝像機(jī)組進(jìn)行圖像獲取，掃描范圍全面，提高精確度。

在上述步驟101中，所述攝像機(jī)組采集待掃描實(shí)體的圖像，具體為攝像機(jī)組在同一時(shí)刻進(jìn)行拍攝的所有圖像。

本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)攝像機(jī)組的拍攝時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，即所有攝像機(jī)在同一 時(shí)刻進(jìn)行拍照，這樣能夠保證所有圖像準(zhǔn)確的記錄待掃描對(duì)象的三維信息，防止待掃描對(duì)象在拍照過(guò)程中發(fā)生移動(dòng)，造成掃描結(jié)果不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

在上述步驟102中，所述查找圖像的特征點(diǎn)，具體包括：對(duì)攝像機(jī)所拍攝的所有圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行查找，并確定每幅圖像所有特征點(diǎn)的二維數(shù)據(jù)信息。

在上述步驟102中，所述特征點(diǎn)為投影在待掃描實(shí)體上的的特征圖案中的角點(diǎn)。

本步驟中，特征點(diǎn)為投射在待掃描對(duì)象上的角點(diǎn)，通過(guò)對(duì)每幅圖像中查找的角點(diǎn)信息進(jìn)行確定，獲取特征點(diǎn)在該幅圖像中的二維數(shù)據(jù)信息。

本發(fā)明實(shí)施例中，投影的特征圖案可以采用具有角點(diǎn)的隨機(jī)圖案構(gòu)成，隨機(jī)圖案可以是由方形圖案通過(guò)隨著組合形成的特征圖案，也可以是三角形圖案通過(guò)隨機(jī)組合形成的特征圖案，或是其他具有角點(diǎn)的不規(guī)則圖形通過(guò)隨機(jī)組合形成的特征圖案，本發(fā)明所述的特征圖案不代表具體的信息，為待掃描對(duì)象增加屬性特征點(diǎn)，便于對(duì)待掃描對(duì)象進(jìn)行精確定位。

本發(fā)明實(shí)施例中，特征點(diǎn)的查找可以采用FAST特征檢測(cè)方法、sift特征檢測(cè)方法、surf特征檢測(cè)方法，或者其他可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)的方法。優(yōu)選的，采用FAST特征檢測(cè)方法對(duì)具有角點(diǎn)信息的圖像進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方便，快捷。

本發(fā)明實(shí)施例中，投影的特征圖案還可以通過(guò)紅外標(biāo)定的方式進(jìn)行投影，采用紅外標(biāo)定的方式，在后期處理圖像時(shí)需要將投影的紅外背景去除，消除紅外陰影對(duì)提取特征點(diǎn)造成的誤差。

在上述步驟103中，所述對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，具體包括：根據(jù)兩幅圖或多幅圖中表示同一特征點(diǎn)進(jìn)行匹配。

本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)于每幅圖像的特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)真實(shí)世界的一個(gè)點(diǎn)，由于攝像機(jī)組為無(wú)死角拍照，對(duì)于同一部位，有可能有兩個(gè)攝像機(jī)或更多的攝像機(jī)拍到，此時(shí)該部位的特征點(diǎn)為重復(fù)的特征點(diǎn)，通過(guò)對(duì)拍攝的特征圖案進(jìn)行匹配，濾除冗余特征點(diǎn)，降低特征點(diǎn)信息的數(shù)據(jù)量，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理節(jié)約時(shí)間，提高三維建模的效率。

在上述步驟104中，所述計(jì)算匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，具體包括：根據(jù)匹配特征點(diǎn)與攝像機(jī)拍攝位置確定匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。

在上述步驟105中，所述對(duì)三維坐標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)散形成三維模型，具體包括： 對(duì)根據(jù)匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)值將匹配特征點(diǎn)分為非表面特征點(diǎn)和表面特征點(diǎn)，將表面特征點(diǎn)進(jìn)行處理形成三維模型。

在上述步驟104中，所述非表面特征點(diǎn)為匹配特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)的三個(gè)數(shù)據(jù)在三個(gè)維度上的緊鄰處都有另外的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)，否則為表面特征點(diǎn)。

本步驟中，所述對(duì)三維模型進(jìn)行去噪，具體包括：對(duì)于每一個(gè)表面特征點(diǎn)，選取周圍特征點(diǎn)信息，并計(jì)算比較色差值，通過(guò)鄰近點(diǎn)坐標(biāo)的顏色與比較色差值對(duì)比，若鄰近點(diǎn)坐標(biāo)的顏色與比較色差值不相同，則鄰近點(diǎn)坐標(biāo)為噪聲點(diǎn)，去除該鄰近點(diǎn)。

本步驟中，鄰近點(diǎn)是指某一個(gè)表面特征點(diǎn)為中心，在一定的范圍內(nèi)所有特征點(diǎn)，該范圍可以是一個(gè)平面，或者是一弧面，具體范圍根據(jù)設(shè)定的噪點(diǎn)精確度確定。

本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)待掃描對(duì)象進(jìn)行彩色掃描，目的是獲取待掃描對(duì)象的RGB色彩信息，在構(gòu)建的三維模型后，對(duì)表面特征點(diǎn)周圍的特征點(diǎn)進(jìn)行色彩提取，通過(guò)平均法計(jì)算比較色差值，通過(guò)鄰近點(diǎn)的色彩與比較色差值進(jìn)行比較，確定其是否為噪點(diǎn)，如果是，則剔除該點(diǎn)。

本發(fā)明提供的一種三維掃描儀特征點(diǎn)建模數(shù)據(jù)處理方法，可以應(yīng)用于人體測(cè)量學(xué)的研究、服裝業(yè)(例如人體模型、量體裁衣等)、文物數(shù)據(jù)重建與修復(fù)、藝術(shù)品的錄入及展示等領(lǐng)域，采用特征點(diǎn)補(bǔ)充及全方位的掃描，使得掃描結(jié)構(gòu)更精確，通過(guò)特征點(diǎn)的處理，大大降低了處理器的數(shù)據(jù)處理量，消除冗余數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且對(duì)于拍照設(shè)備的分辨率不需要太高，大大降低了系統(tǒng)的制造成本，具有廣泛的應(yīng)用前景。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于特定的實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。