[发明专利]生成人体对象虚拟模型的方法及系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及使用手持式扫描仪对活动对象进行3D扫描的技术领域，特别适用于对人体部分的扫描。

背景技术

3D扫描技术本身已为我们所熟知，市场上已经存在非接触、手持式扫描仪，可通过相对位于地面上的参照物（地面参照物），围绕静止对象移动该手持扫描仪，并保持该扫描仪的视场面对该对象，获得该静止对象的3D表现。非接触式扫描可以主动或者被动地进行。主动扫描涉及发射被要扫描的表面反射的光信号或类似信号，反之，被动扫描不控制发射，涉及一种类似于用人类双目视觉检测深度的方法。手持式扫描仪是典型的表面扫描仪。表面扫描不同于固定扫描，表面扫描仅仅能够获得扫描对象的表面信息来形成该对象的外壳模型，而固体扫描可以，例如，在X射线计算机断层扫描技术（CT）中，围绕该对象，在不同深度获得该对象的信息（通常密度）。

在大多数情况下，通过手持式扫描仪，在空间中根据该扫描仪的单一位置和方向进行单一扫描，无法得出对象的完整模型。通常情况下，为了获得标的物的所有表面信息，需要多次，甚至上百次从不同方向对其进行扫描。这些扫描中的每一次扫描都会产生一张深度图像，这些深度图像必须带入共同参考系，这一过程将被称为图像配准，用于创建一个包含了深度图像中的隐藏面的完整模型。深度图像通常至少包括一个深度值，从而每个像素对应该扫描仪的视场，因此，如果该扫描仪具备2D阵列的像素，那么这些深度图像将形成3D图像。

虽然基于现有手持式扫描仪的系统及方法在某种程度上满足需求，但是仍然存在改进的空间。特别是，在图像配准的过程中依然会遇到困难。例如下面例子的情况，扫描系统“丢失”共同参考系时，将无法用前面的图像配准后面的图像。在处理扫描过程中移动的或者形状变化的活动对象时，这种挑战尤其明显。

发明内容

人们发现，至少在某些人类对象的应用方面，精度和/或可靠性可借助独立的扫描模块加以提高，该扫描模块将与对象一起被扫描。软件可以识别出图像中扫描模块的位置和方向，借助扫描模块识别，可以为对象建立起共同参考系。通过这种方法，对象的多张图像，可以依照基于扫描模块的共同参考系配准。

按照本发明的一个方面，提供了一种使用至少一个手持式扫描仪和扫描模块生成对象虚拟模型的方法，该方法包含：提供与扫描模块相关的模块参考数据；使对象相对扫描模块固定；使用手持式扫描仪获得多幅固定的对象与扫描模块的深度图像，所述的深度图像来自手持式扫描仪相对地面参照物不同的位置；对于所述多幅深度图像的每一幅图像，使用模块参考数据确定扫描模块在深度图像中的位置和方向，并且使用确定的扫描模块的位置和方向为对象建立一个共同参考系；生成对象的虚拟模型，包括在与扫描模块相关的共同参考系中配准所述多幅深度图像。

按照本发明的另一方面，提供一种使用至少一个手持式扫描仪和扫描模块生成对象虚拟模型的方法，该方法包含：提供与扫描模块相关的模块参考数据；使对象相对扫描模块固定；获得多幅固定的对象与扫描模块的深度图像，所述的深度图像来自相对于地面参照物相应的不同视点；使用模块参考数据确定扫描模块在每一幅深度图像中的位置和方向；生成对象的虚拟模型，包括使用确定的扫描模块的位置和方向配准所述多幅深度图像。

按照本发明的还有一个方面，提供了生成对象虚拟模型的系统，该系统包括：扫描模块，该扫描模块与对象类型相适应，以便对象与扫描模块对接固定；手持式扫描仪，该手持式扫描仪可获得多幅所述固定的对象和扫描模块的深度图像，所述深度图像来自于手持式扫描仪相对地面参照物的不同位置；关于扫描模块的模块参考数据；软件，使用模块参考数据确定每一个深度图像中扫描模块的位置和方向，并使用确定的扫描模块位置和方向为对象建立共同参考系；其中，可以生成包括了在与扫描模块相关的共同参考系中配准了所述多幅深度图像的虚拟模型。。

涉及到对现有技术改进的许多进一步特征及其组合，将会在下面的内容中进一步披露。

附图说明

附图如下：

图1为生成对象的虚拟模型的示例方法的流程图；

图2为生成对象的虚拟模型的示例系统的框图；

图3A-3C为生成人的脚的虚拟模型的示意图；

图4为用于人的头部的扫描模块的斜视图；

图5为用于人的躯干的扫描模块的斜视图。

具体实施方式