微距3D材质扫描装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种微距3D材质扫描装置与方法，包括侧拍组件、俯拍组件、转台组件及光源调节组件；转台组件设置有置物台及可围绕置物台而转动的转台，转台转动过程中置物台保持不动；侧拍组件的相机取景镜头向下倾斜并朝向置物台表面；俯拍组件的相机取景镜头竖直向下并朝向置物台的表面中心，使得在拍摄过程中拍摄轴线与转台的上的置物台中心轴线保持一致；在拍摄过程中，光源调节组件按照预设的轨迹规划路线，在扫描对象上方的多个连续梯度变化的经度位置和/或纬度位置移动，并射出偏振光；侧拍相机及俯拍相机在每个连续梯度变化的位置时拍摄扫描对象。通过本发明专利技术可实现无限角度的光场构建与微距拍摄扫描，提高后续进行三维重建的精度和一致性。的精度和一致性。的精度和一致性。

【技术实现步骤摘要】
微距3D材质扫描装置与方法


[0001]本专利技术涉及图像采集
，尤其是全光场3D材料扫描技术，具体而言涉及一种微距3D材质扫描装置与方法。

技术介绍

[0002]为了逼真地重建三维物体，除了物体的三维信息，还需要有光照效果。不同物体的表面在不同光照下，有不同的反射效果。比如高光反射、漫反射等。通过光场技术模拟出与物体表面一致的反射特性，提高三维物体渲染或者材质表面重建的逼真度。
[0003]在3D材质扫描重建过程中，不论采用传统重建还是基于深度学习模型算法，我们希望获得重建对象足够多的照片，尤其是对重建对象施加梯度变化足够小的光场条件，提高重建图像的精细度和质量。
[0004]例如，公开号为CN107580187A的中国专利申请提出的全光场3d材质扫描装置及其图像处理方法中，提出一种由拍摄模块、旋转模块、拍摄平台模块和主体框架模块构成的扫描设备，拍摄平台模块数量和拍摄角度较为单一，而且拍摄平台模块固定方式单一且复杂，主体框架模块结构单一不灵活，且整体占据空间较大，构建全光场所需的LED灯数量较多，不仅增加成本，而且不同的LED灯在安装到主体框架模块时，除了LED灯本身的参数差异，还包括各个安装位置、角度、松紧程度等细微的结构差异与分布误差，这些都将引起系统误差的累积放大，造成重建偏差大、精度低的缺陷，而且其重建的一致性与可重复性无法达到理想程度。
[0005]现有技术文献：
[0006]专利文献1：CN107580187A一种全光场3d材质扫描装置及其图像处理方法
[0007]专利文献2：CN111897177A用于高清成像的可调节补光装置
[0008]专利文献3：CN111965921A用于高清成像的多闪光灯摄影装置

技术实现思路

[0009]本专利技术目的在于提供一种微距3D材质扫描装置与方法，可提高全光场3D扫描的光线一致性，减小系统误差，提高后期进行三维重建的精度和一致性。
[0010]本专利技术目的还在于提供一种微距3D材质扫描装置与方法，可围绕拍摄对象构造出理想梯度变化并且可配置可控的光场，实现无限角度的光场构建与微距拍摄扫描，提高后续进行三维重建的精度和一致性。
[0011]根据本专利技术目的的第一方面，提出一种微距3D材质扫描装置，包括设置位于一工作平台上的侧拍组件、俯拍组件、转台组件以及光源调节组件；
[0012]所述转台组件设置有置物台以及位于置物台底部并可围绕置物台而转动的转台，并且在所述转台转动过程中，所述置物台保持不动；
[0013]所述侧拍组件位于转台组件的一侧，并配置有侧拍相机，所述侧拍相机的取景镜头向下倾斜并朝向所述置物台表面；
[0014]所述俯拍组件位于转台组件的另外一侧，并配置俯拍相机，所述俯拍相机的取景镜头竖直向下，并且朝向所述置物台的表面的中心位置，使得在拍摄过程中拍摄轴线与置物台的中心轴线始终保持一致；
[0015]所述光源调节组件设置位于所述转台的其中一侧，用以向置于所述置物台表面的扫描对象射出偏振光；
[0016]在拍摄过程中，所述光源调节组件被设置成按照预设的轨迹规划路线，在所述扫描对象上方的多个连续梯度变化的经度位置和/或纬度位置移动，并射出偏振光；
[0017]所述侧拍相机以及俯拍相机被设置成在每个连续梯度变化的位置时拍摄所述扫描对象。
[0018]根据本专利技术目的的第二方面，还提出一种微距3D材质扫描装置的微距3D材质扫描方法，包括以下步骤：
[0019]针对扫描对象，配置转台以及光源调节组件运动轨迹规划，所述轨迹规划包括转台围绕置物台转动的方向、转动角以及转动周期，以及光源调节组件在扫描对象上方对应于每个第一转动角下的多个连续梯度变化运动的方向、转动角以及转动周期；
[0020]配置所述侧拍组件、俯拍组件，使其在光源调节组件在扫描对象上方对应于转台的每个转动角下的多个连续梯度变化运动的位置，侧拍和俯拍所述扫描对象；
[0021]在对扫描对象的扫描过程中，所述光源调节组件按照设定的运动轨迹规划路线，在所述扫描对象上方的多个连续梯度变化的经度位置和/或纬度位置移动，向扫描对象射出偏振光；在光源调节组件在扫描对象上方对应于每个第一转动角下的多个连续梯度变化运动的位置，由所述侧拍组件、俯拍组件侧拍和俯拍所述扫描对象。
[0022]应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。
[0023]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
[0024]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。
[0025]图1是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置的整体结构示意图。
[0026]图2是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置在另一方向的结构示意图。
[0027]图3是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置的侧拍组件的正视图。
[0028]图4是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置的侧拍组件在另一方向的结构示意图。
[0029]图5是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置的侧拍组件的第一直线运动模组的示意图。
[0030]图6是本专利技术实施例的侧拍组件的第一直线运动模组与角度调整机构的局部示意图。
[0031]图7
‑
图8是本专利技术实施例的侧拍组件的角度调整机构与第二第一直线运动模组的连接示意图。
[0032]图9是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置的俯拍组件的结构示意图。
[0033]图10是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置的转台组件与光源调节组件的组合示意图。
[0034]图11是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置的转台组件的结构示意图。
[0035]图12是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置的光源调节组件的示意图。
[0036]图13是本专利技术实施例的微距3D材质扫描装置的光源调节组件在另一方向的示意图。
[0037]图14是本专利技术实施例的光源调节组件的旋转调节模组的驱动结构示意图。
[0038]图15是本专利技术实施例的光源调节组件的升降调节模组的示意图。
[0039]图16是本专利技术实施例的光源调节组件的光源组件的示意图。
[0040]图17是本专利技术实施例的光源调节组件的光源组件的另一方向的示意图。
[0041]图18是本专利技术实施例的光源插入光源固定座配合的示意图。
具体实施方式
[0042]为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微距3D材质扫描装置，其特征在于，包括设置位于一工作平台(1000)上的侧拍组件(100)、俯拍组件(200)、转台组件(300)以及光源调节组件(400)；所述转台组件(300)设置有置物台(304)以及位于置物台(304)底部并可围绕置物台(304)而转动的转台(305)，并且在所述转台(305)转动过程中，所述置物台(304)保持不动；所述侧拍组件(100)位于转台组件(300)的一侧，并配置有侧拍相机(150)，所述侧拍相机(150)的取景镜头向下倾斜并朝向所述置物台(304)表面；所述俯拍组件(200)位于转台组件(300)的另外一侧，并配置俯拍相机(240)，所述俯拍相机(240)的取景镜头竖直向下，并且朝向所述置物台(304)的表面的中心位置，使得在拍摄过程中拍摄轴线与置物台(304)的中心轴线始终保持一致；所述光源调节组件(400)设置位于所述转台(305)的其中一侧，用以向置于所述置物台(304)表面的扫描对象射出偏振光；其中，在拍摄过程中，所述光源调节组件(400)被设置成按照预设的轨迹规划路线，在所述扫描对象上方的多个连续梯度变化的经度位置和/或纬度位置移动，并射出偏振光；所述侧拍相机(150)以及俯拍相机(240)被设置成在每个连续梯度变化的位置时拍摄所述扫描对象。2.根据权利要求1所述的微距3D材质扫描装置，其特征在于，沿着所述工作平台(1000)表面，定义所述侧拍组件(100)与工作平台(1000)的安装中心与所述转台组件(300)的旋转轴线的连线为第一方向，定义所述俯拍组件(200)与工作平台(1000)的安装中心与所述转台组件(300)的旋转轴线的连线为第二方向，则上述第一方向与第二方向正交。3.根据权利要求1所述的微距3D材质扫描装置，其特征在于，所述置物台(304)在拍摄过程中，保持不动。4.根据权利要求1所述的微距3D材质扫描装置，其特征在于，所述转台(305)朝向两侧延伸，其中临近侧拍组件(100)的一侧设置有配重块，相对的另一侧的上方固定所述光源调节组件(400)，使得转台(305)在转动时驱动整个光源调节组件(400)同步转动。5.根据权利要求1所述的微距3D材质扫描装置，其特征在于，所述转台组件(300)配置有固定至所述工作平台(1000)表面的转台底座(301)以及固定于转台底座(301)表面并用于承载转台电机(303)和转台(305)的转台支座(302)，所述转台电机(303)通过传动机构驱动所述转台(305)围绕置物台(304)转动；所述转台支座(302)和转台(305)均为中空结构，转台支座(302)的中空位置设置有置物台支座，所述置物台支座穿过转台(305)的中心通孔而支撑所述置物台(304)，使得置物台(304)与转台(305)之间保持解耦。6.根据权利要求1所述的微距3D材质扫描装置，其特征在于，所述光源调节组件(400)包括旋转调节模组(410)、升降调节模组(420)以及光源组件(430)；所述光源组件(430)配置有偏振光源，被设置用于向所述置于所述置物台(304)表面的扫描对象射出偏振光；所述光源组件(430)安装在升降调节模组(420)上，并可随着升降调节模组(420)的升降运动而同步运动；所述升降调节模组(420)安装在旋转调节模组(410)上，并能够被旋转调节模组(410)操作而带动所述光源组件(430)与升降调节模组(420)同步转动。
7.根据权利要求6所述的微距3D材质扫描装置，其特征在于，所述旋转调节模组(410)设置有旋转电机(411)、电机固定座(412)、旋转传动机构(413)、转臂法兰(414)以及转臂(415)；所述旋转调节模组(410)经由电机固定座(412)安装在所述转台(305)上；所述转臂法兰(414)与转臂(415)固定连接，所述旋转电机(411)通过旋转传动机构(413)穿过电机固定座(412)上的水平孔而驱动所述转臂法兰(414)以及转臂(415)围绕水平孔中心轴线而同步转动。8.根据权利要求7所述的微距3D材质扫描装置，其特征在于，所述转臂(415)在运动过程中，所述光源组件(430)的发光面的轴心始终与水平孔中心轴线，也即转臂(415)的旋转轴线垂直。9.根据权利要求7所述的微距3D材质扫描装置，其特征在于，所述升降调节模组(420)包括配置丝杆螺母件(423)的丝杆(422)以及与所述丝杆螺母件(423)固定的升降臂(421)；所述丝杆(42...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱，管陈明，丁冬冬，彭程，
申请(专利权)人：上海星宙之形科技有限公司，
类型：发明
国别省市：