[发明专利]一种光场扫描装置及其光场扫描方法

说明书

本发明提出一种光场扫描装置，包括：柔光箱、转台、弧形导轨和主控系统；柔光箱侧向开口；转台水平设置在所述柔光箱内，转台上盛放有被扫描物品和立体标记参照物；弧形导轨上可设置有云台，云台上的拍摄设备的镜头朝向转台方向；主控系统控制全局光系统、转台、云台和拍摄设备的电路系统，还可生成系统接收和分析拍摄设备采集到的图像数据。本发明还提出一种光场扫描方法，用于以上所述的光场扫描装置。本发明的光场扫描装置和光场扫描方法融合复合扫描技术、图像测绘技术、白光扫描技术和光度扫描技术于一体，可扫描几乎所有类型的物品材质，在扫描物品的三维几何外形同时，还能生成超高精度法线图、漫反射图、全局光图、高光贴图和深度贴图。

技术领域

本申请涉及三维扫描和虚拟现实领域，特别是涉及一种光场扫描装置，以及一种广场扫描方法。

背景技术

随着AR、VR、MR、3D打印和全息技术的发展，人们对于图像内容的需求已经从2D时代升级成为3D时代。3D内容的快速产出是极大的市场需求和痛点。而主流的3D扫描技术，价格昂贵、方案单一，而且对技术人员的操作要求高，扫描结果也不理想。根本不能满足市场的高速发展需求。众所周知，3D扫描行业对于物品材质比较敏感，每种材质都有特殊的对应扫描方案。如透明材质、高光材质和哑光材质等等。而生活中的商品材质千奇百怪，尤其是很多商品是复合材料，扫描中经常遇到一个物品无法扫描或者仅有一部分可以被扫描，或是能扫描该物品的三维几何外形，却难以获取该物品的真实材质贴图。

发明内容

鉴于以上问题，本发明第一个目的是提出一种光场扫描装置，第二个目的是提出一种光场扫描方法，通过该光场扫描装置和光场扫描方法融合复合扫描技术、图像测绘技术、白光扫描技术和光度扫描技术于一体，可扫描几乎所有类型的物品材质，在扫描物品的三维几何外形的同时，还能生成超高精度法线图、漫反射图、全局光图、高光贴图和深度贴图。

本发明的第一方面的内容提出一种光场扫描装置，包括：柔光箱、转台、弧形导轨和主控系统；所述柔光箱侧向开口；所述转台水平设置在所述柔光箱内，所述转台上盛放有被扫描物品和立体标记参照物；所述弧形导轨的弧心点位于所述转台的中央，所述弧形导轨上可设置有云台，所述云台上设置拍摄设备和白光投影系统，所述拍摄设备和所述白光投影系统朝向所述转台方向；所述主控系统包含主控电路系统和三维模型生成系统；所述主动电路系统控制所述转台、云台和拍摄设备的电路系统；所述三维模型生成系统接收和分析所述拍摄设备采集到的图像数据。

根据本发明的光场扫描装置，转台与柔光箱之间设置有电动旋转机构，可通过主控系统控制电动旋转机构带动转台转动和停止，转台带动被扫描物品在水平面上自转，展示被扫描物品的顶面和各个侧面。弧形导轨设置在柔光箱的开口外侧，云台可在主控系统的控制下沿着弧形导轨爬行或静止在弧形导轨的某处，云台上的白光投影系统用于增强被扫描物品的表面特征，光场照明系统为被扫描物品提供某一个方向的照明，拍摄设备可在不同倾角下拍摄到转台上的被扫描物品的图像，获取被扫描物品的全方位的图像数据，主控系统中的三维模型生成系统根据拍摄设备发送的被扫描物品的多个图像信息后，可结合立体标记参照物生成被扫描物品的三维模型。本发明的光场扫描装置融合复合扫描技术、图像测绘技术、白光扫描技术和光度扫描技术于一体，可扫描几乎所有类型材质的物品。

可选地，所述柔光箱的外侧设置有全局光系统。

根据本发明的光场扫描装置，全局光系统包含多个柔光光源，使柔光箱内光线分布均匀。

可选地，所述转台的表面铺设有辅助识别纸。

可选地，所述转台上被扫描物品的周围设置有光度识别球体。

根据本发明的光场扫描装置，辅助识别纸和光度识别球体用于增加计算机对物品的视觉识别度，帮助主控系统在后期对被扫描物品进行3D合成和3D空间大小测量。

可选地，所述白光投影系统可向被扫描物品投射结构光、二维码、噪点光斑、杂点、激光和红外射线中的一种或多种。