[发明专利]使用3D摄像头自助拍照打印3D人像的一体设备及方法

权利要求书

1.一种使用3D摄像头自助拍照打印3D人像的一体设备，其特征在于，该设备包括：

多台3D摄像头，用于拍摄人体彩色图像和获取人体深度信息；

显示单元，用于显示操作命令和图像处理信息；

数据处理单元，用于计算处理所述3D摄像头拍摄的图像信息和深度信息，并将不同视角的图像特征点融合、配准和拼接，快速创建人体三维模型；

3D打印单元，用于打印指定目标区域的3D人像；

电源单元，用于为多台3D摄像头、显示单元、数据处理单元和3D打印单元提供电源。

2.一种利用权利要求1所述的使用3D摄像头自助拍照打印3D人像的一体设备实现的自助拍照打印3D人像的方法，其特征在于，包含以下步骤：

安装3D摄像头，在水平方向和垂直方向分别安装多台3D摄像头，使得3D摄像头拍摄范围覆盖拍摄区域内的所有空间；

选择打印区域，用户拍照前，先在显示单元上选择相应的打印区域，不同打印区域对应启动不同数量的3D摄像头；

选择支付，选定打印区域后，设备的显示单元生成支付界面，用户通过移动终端扫描支付二维码完成打印费用的支付；

图像采集，3D摄像头启动工作，从水平方向和垂直方向对人体进行图像数据采集，图像数据包括人体的彩色图像和深度信息；

图像配准和三维点云生成，为深度图像中的每一个像素点附上对应的RGB颜色从而得到人体局部的三维点云；

多视角图像拼接，由于每台3D摄像头视角有重叠部分，需拼接并配准不同视角下深度图像代表的人体局部点云，即可获得完整的三维人体点云数据；

构建人体三维模型，基于人体点云进行泊松表面重建得到人体三维模型；

打印3D人像，数据处理单元将待打印区域人体的3D影像数据传输给3D打印单元打印3D人像。

3.根据权利要求2所述的使用3D摄像头自助拍照打印3D人像的方法，其特征在于，所述安装3D摄像头的具体步骤如下：

由于3D摄像头与物体间的距离越近，拍摄效果越精确，为达到最佳拍摄效果，拍照区域设计为圆形，在水平方向和垂直方向分别安装多台3D摄像头；

若3D摄像头水平方向视野角度为α，在圆形拍照区域的外围水平安装360°/α台3D摄像头，360°/α台3D摄像头以每隔α对位于圆形拍照区域中心处的人体进行水平方向360°图像采集；

在圆形拍照区域每间隔α垂直安装三台3D摄像头；

设3D摄像头距离人体的水平距离为d，待测人体身高为h，3D摄像头垂直方向的视野角度为θ，要求三台3D摄像头的扫描高度大于等于h，公式如下：

d×6tan(θ/2)>h

d>h/6×tan(θ/2)，

因此，拍照区域设置为直径不小于2d的圆形区域；

位于最下面的摄像头离地面的高度为H₁，计算H₁的公式为：H₁＝tan(θ/2)×d；

位于最上面的摄像头离地面的高度为H₃，计算H₃的公式为：H₃＝h-tan(θ/2)×d；

位于中间的摄像头离地面的高度为H₂，计算H₂的公式为：H₂＝(H1+H3)/2。

4.根据权利要求2所述的使用3D摄像头自助拍照打印3D人像的方法，其特征在于，所述安装3D摄像头之后，还包括：

使用zhang氏标定法，分别对3D摄像头内置的深度摄像头和RGB摄像头进行标定，通过Matlab Camera Calibration Toolbox程序，分别计算出深度摄像头和RGB摄像头的内参和外参矩阵。