[发明专利]一种采用背照式CMOS人体高帧率三维扫描建模设备

说明书

本发明提供了一种采用背照式CMOS传感器获取人体三维数据的装置，并采用高清CCD传感器进行三维模型着色，使用SOC FPGA进行高速采集同步所有三维和平面图像信息，使用4套同样的采集装置，采集人体4个方向的三维和色彩数据，同时采用地面重量称及电容式触摸传感器对人体秤重和足底三维扫描，提供一种采用背照式CMOS人体高帧率三维扫描设备，在人体移动过程中可实现多次快速三维扫描，在扫描过程中可对外部形状进行手动矫正，并根据对称对比模糊建模办法进行建模，增加了扫描后最终人体实际建模的精确性和实用性，在PC端进行数据拼接和3D建模最终输出完整的3D模型，并且生成各种需要的服饰所需参数信息，并将该参数信息向服务器进行传输保存。

技术领域

本发明涉及三维测量技术领域，尤其涉及一种采用背照式CMOS传感器技术的人体高帧率三维扫描装置及3D建模技术。

背景技术

CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，它本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带-电） 和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器，CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor CMOS)与主动式像素传感器(Active Pixel Sensor CMOS)， 在传统的CMOS感光元件中，感光二极管位于电路晶体管后方，进光量因遮挡受到影响，背照式CMOS就是将它掉转方向，让光线首先进入感光二极管，从而增大感光量，显著提高低光照条件下的拍摄效果，目前其扫描传输速度达到每秒120帧。

人体3D深度信息获取采用ToF方式，ToF是指通过光线从光源到达物体，再反射回传感器的飞行时间（时间差），来测量距离物体的距离。采用了ToF的影像传感器，每个像素都参与测距，从而获得高精度的深度图。唯有高效接收反射光，并高速测距，才能做到远近距离都高精度测距，使用高感光度模式，即使远距离也可以实现高精度测距。

SoC(System-on-a-Chip) FPGA 是集成 ARM 处理器与 FPGA 硬件可编程逻辑器件一体的处理器，不仅可实现重要分析与硬件加速，同时还在单个器件上高度集成 CPU、DSP、ASSP 以及混合信号功能。

CCD 电荷耦合器件，一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件，具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等—系列优点，并可做成集成度非常高的组合件。

人体足弓测量在传统的设备中也是非常困难的，本专利使用人体感应电容和压力方式进行测量，电容式触摸传感器系统核心部分是一组电场相互作用的导体，在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质。把足掌放置在边缘电场的附近将改变电容式传感器的电场值。

现有人体3D扫描技术对于人体服装遮挡部位实际尺寸和模型无法确认。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种采用背照式CMOS人体高帧率三维扫描设备，在人体移动过程中可实现多次快速三维扫描，并根据对称对比模糊建模办法进行建模，增加了扫描后最终人体模型的精确性和实用性。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：