一种基于标准化设置的3D信息采集系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于标准化设置的3D信息采集系统，包括光源标准化、相机位置标准化、合成方法标准化、目标物位置标准化、目标物背景标准化、和图像预处理标准化设置。首次提出在3D采集、合成领域，特别是利用在多位置拍摄的图片合成3D的领域需要进行采集的标准化，即需要规定一定的规范进行采集和合成，从而使得采集、合成精度更高、速度更快，且使得采集数据更加整齐，便于后续处理利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于标准化设置的3D信息采集系统
本专利技术涉及测量
，特别涉及利用标准化方法进行目标物长度、形貌尺寸测量

技术介绍
在进行物体测量时，通常使用机械方法(例如刻度尺)、电磁方法(例如电磁编码器)、光学方法(例如激光测距仪)以及图像方法。但目前很少采用先利用多张图片合成物体3D点云数据，再进行物体长度、形貌测量的方式。虽然这种方式在得到物体3D信息后，可以测量物体任意的尺寸，但测量领域存在的技术偏见：认为这样的测量方式复杂且测量速度不快、精度不高，其主要原因在于合成算法的优化不到位。但从未提及在整个采集、合成、测量过程中进行标准化操作，提高采集、合成、测量的精度和速度。在进行3D测量时，需要首先采集3D信息。目前常用的方法包括使用机器视觉的方式，采集物体不同角度的图片，并将这些图片匹配拼接形成3D模型。在采集不同角度图片时，可以待测物不同角度设置多个相机，也可以通过单个或多个相机旋转从不同角度采集图片。但无论这两种方式哪一种，都涉及合成速度和合成精度的问题。而合成速度和合成精度在某种程度上是一对矛盾，合成速度的提高会导致最终3D合成精度下降；要提高3D合成精度则需要降低合成速度，通过更多的图片来合成。在现有技术中，为了同时提高合成速度和合成精度，通常通过优化算法的方法实现。并且本领域一直认为解决上述问题的途径在于算法的选择和更新，截止目前没有任何提出其他角度同时提高合成速度和合成精度的方法。然而，算法的优化目前已经达到瓶颈，在没有更优理论出现前，已经无法兼顾提高合成速度和合成的精度。在现有技术中，也曾提出使用包括旋转角度、目标物尺寸、物距的经验公式限定相机位置，从而兼顾合成速度和效果。然而在实际应用中发现：除非有精确量角装置，否则用户对角度并不敏感，难以准确确定角度；目标物尺寸难以准确确定，特别是某些应用场合目标物需要频繁更换，每次测量带来大量额外工作量，并且需要专业设备才能准确测量不规则目标物。测量的误差导致相机位置设定误差，从而会影响采集合成速度和效果；准确度和速度还需要进一步提高。另外，在进行3D采集时，不同设备、不同环境采集到的图像有区别，这样导致3D建模合成时存在一定区别。这对于大量数据采集不利，会导致数据不标准，在使用时带来困扰。例如在进行大量身份信息采集时，常常期望采集的身份信息是规范统一的，这样在后续进行身份比对时方便数据的比对处理。而目前现有技术中仅提出一般的3D采集方法，并未涉及如何进行标准化的采集，更未提出从哪些角度进行标准化，这给大数据采集和利用带来困扰。而且标准化的采集也能够使得最优的标准应用于采集过程中，可以提高采集的速度和效果。因此，目前急需解决以下技术问题：①能够进行标准数据采集，方便后续数据利用。②能够提高合成速度和合成精度；③方便操作，无需使用专业设备，无需过多测量，能够快速获得相机位置。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于标准化设置的3D信息采集系统。本专利技术的一方面提供了一种基于标准化设置的3D信息采集系统，包括光源标准化、相机位置标准化、合成方法标准化、目标物位置标准化、目标物背景标准化、和图像预处理标准化设置，其中；对齐模块，用于实现目标物位置标准化；采集模块，用于实现相机位置标准化和目标物背景标准化；预处理模块，用于实现图像预处理标准化；合成模块，用于实现合成方法标准化；其中采集模块包括图像采集装置和背景板，背景板和图像采集装置在转动过程中保持相对设置，使得在采集时背景板成为图像采集装置所采集图像的背景图案；背景板和图像采集装置的移动是同步的；背景板和图像采集装置位于旋转横梁的两端，相对设置，在旋转横梁转动时同步转动，始终保持相对设置。可选的实施例中，还包括光源模块，用于提供光照标准化。可选的实施例中，采集多个图像时图像采集装置的相邻三个位置满足在对应位置上采集的三个图像至少均存在表示目标物同一区域的部分。可选的实施例中，光源模块，还用于设置预定的光照强度、色温。可选的实施例中，光源模块包括光源和检测装置，光源根据检测装置的信息调整发光参数。可选的实施例中，对齐模块，包括标记线，当目标物为人头部或面部时，标记线为十字标记，横线与人双眼的眼角对齐，纵线与鼻头对齐；当目标物为人眼部时，标记线为十字标记，横线与人双眼的眼角对齐，纵线与鼻头对齐，或纵线与两眼内眼角连线中点对齐；当目标物为人手部时，标记线与手指中线对齐或与手指边缘对齐。可选的实施例中，还包括设置背景图案，将目标物放置在背景图案前。可选的实施例中，预处理模块，用于切割从多角度采集到的每张图片，保留目标物信息。本专利技术的第二方面提供了一种3D信息比对装置，包括前述的任意一项所述的系统。本专利技术的第三方面提供了一种目标物的配套物生成装置，利用前述的任意一项所述的3D信息采集的标准化方法及系统获得的至少一个区域3D信息生成与目标物相应区域相配合的配套物。专利技术点及技术效果1、首次提出在3D采集、合成领域，特别是利用在多位置拍摄的图片合成3D的领域需要进行采集的标准化，即需要规定一定的规范进行采集和合成，从而使得采集、合成精度更高、速度更快，且使得采集数据更加整齐，便于后续处理利用。2、在相机或者背景设置标记，调整目标物的位置，使得目标物预定特征与标记对齐，从而保证了目标物的影像在相机拍摄的图片中位置固定，减少算法运算负担，提高合成速度。3、通过限定在固定的多个位置采集目标物多个图像，使得图像之间的关系在每次采集时均固定，这样算法可以根据这种固定关系而专门设计，从而减少算法运算负担，提高合成速度。优化位置时，无需测量角度，无需测量目标尺寸，适用性更强。4、由于采集到的图像分辨率高，因此在合成时需要进行大量计算。通过分割采集到的多个图像，将包含目标物的部分分离出来，可以极大地缩小每张图像的数据量，从而使得在多张图片合成时计算量骤减，提高合成速度。5、通过优化相机采集图片的位置，保证能够同时提高合成速度和合成精度。且优化位置时，无需测量角度，无需测量目标尺寸，适用性更强。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例中基于标准化光源3D信息采集系统的示意图；图2为本专利技术实施例中标准化光源3D信息采集系统的另一示意图；图3为本专利技术实施例中基于3D合成方法及相机位置标准化3D信息采集系统的示意图；图4为本专利技术实施例中人头部或面部拍摄的标记示意图；图5为本专利技术实施例中手部拍摄的标记示意图；图6为本专利技术实施例中虹膜图像合成的流程图；图7为本专利技术实施例中散乱点云曲面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于标准化设置的3D信息采集系统，其特征在于：包括/n光源标准化、相机位置标准化、合成方法标准化、目标物位置标准化、目标物背景标准化、和图像预处理标准化设置，其中；/n对齐模块，用于实现目标物位置标准化；/n采集模块，用于实现相机位置标准化和目标物背景标准化；/n预处理模块，用于实现图像预处理标准化；/n合成模块，用于实现合成方法标准化；/n其中采集模块包括图像采集装置和背景板，背景板和图像采集装置在转动过程中保持相对设置，使得在采集时背景板成为图像采集装置所采集图像的背景图案；/n背景板和图像采集装置的移动是同步的；背景板和图像采集装置位于旋转横梁的两端，相对设置，在旋转横梁转动时同步转动，始终保持相对设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于标准化设置的3D信息采集系统，其特征在于：包括
光源标准化、相机位置标准化、合成方法标准化、目标物位置标准化、目标物背景标准化、和图像预处理标准化设置，其中；
对齐模块，用于实现目标物位置标准化；
采集模块，用于实现相机位置标准化和目标物背景标准化；
预处理模块，用于实现图像预处理标准化；
合成模块，用于实现合成方法标准化；
其中采集模块包括图像采集装置和背景板，背景板和图像采集装置在转动过程中保持相对设置，使得在采集时背景板成为图像采集装置所采集图像的背景图案；
背景板和图像采集装置的移动是同步的；背景板和图像采集装置位于旋转横梁的两端，相对设置，在旋转横梁转动时同步转动，始终保持相对设置。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括光源模块，用于提供光照标准化。


3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：采集多个图像时图像采集装置的相邻三个位置满足在对应位置上采集的三个图像至少均存在表示目标物同一区域的部分。


4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：光源模块，还用于设置预定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：左忠斌，左达宇，
申请(专利权)人：天目爱视北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11