基于運動導軌式圖像傳感器的環狀全向3D掃描儀制造技術

基于運動導軌式圖像傳感器的環狀全向3D掃描儀，按照國際專利分類表(IPC?2015)劃分屬于G物理部，G01測量測試分部，G01C測量距離、水準或者方位；勘測；導航；陀螺儀；攝影測量學或視頻測量學大類的技術領域。其目的是解決目前3D掃描儀只能在人工手持掃描或將被觀測物體置于外置轉臺上的情況下，重建被觀測物體全方位外表面3D信息的問題。其特征是，若干個導軌傳動裝置被固定于某環狀裝置內壁，每個導軌傳動裝置安裝有若干個2D圖像傳感器或3D圖像傳感器，傳感器朝向環狀裝置內部并能夠沿環狀裝置內壁圍繞被觀測物體作特定軌跡的運動；在運動的同時，傳感器對被觀測物體進行連續或離散的數據采集，進而重建被觀測物體外表面的3D信息，既無需額外轉臺輔助轉動被觀測物體、又無需人工手持掃描儀圍繞被觀測物體移動，使用方便，快速高效。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及所有環狀結構的、單個或多個運動導軌固定在該環狀結構裝置上的、每個運動導軌上安裝一個或多個圖像傳感器(2D圖像傳感器或3D圖像傳感器)并且可以跟隨導軌的推動沿環狀裝置作特定軌跡的運動的、用于對被觀測物體進行全方位3D重建的3D掃描裝置，特別是針對人體四肢、頭部等局部和小物件等實現全向3D重建的環狀裝置。按照國際專利分類表(IPC2015)劃分屬于G物理部，G01測量測試分部，G01C測量距離、水準或者方位；勘測；導航；陀螺儀；攝影測量學或視頻測量學大類的

技術介紹
市場現有的三維掃描儀，不論其采用何種3D重建(亦可稱之為3D成像)原理，均呈現為長方體或類長方體結構，傳感器分布在該長方體結構或類長方體結構的六個側面中的某一個側面，通過一次數據采集，只能對被觀測物體的某一個側面進行表面3D重建。為了獲取被觀測物體的全方位3D信息，往往通過1)將被觀測物體放置在一個轉臺上，通過轉臺若干圈轉動、且保持被觀測物體與轉臺相對靜止來實現對被觀測物體的360度全方位3D重建；2)或通過手持式3D掃描設備圍繞物體若干次往復式掃描、且所掃描到的區域覆蓋被觀測物體全部表面、從而實現對被觀測物體的360度全方位3D重建；3)亦或通過將物體一分為多、分而治之的方法，將被觀測物體分為若干部分分別掃描進行3D重建、進而拼成一個完整的、360度全方位的3D模型；等等。不論采用哪種方法展開對被測物體的全向3D掃描，3D掃描設備均呈現為長方體結構或類長方體結構。
技術實現思路
本技術的目的在于：提供一種新型的、環狀結構的、使用導軌傳動裝置的全向3D掃描裝置，一個或多個2D或3D圖像傳感器安裝在導軌傳動裝置上，能夠沿環狀結構圍繞被觀測物體作特定軌跡的運動；該裝置良好解決了長方體結構或類長方體結構3D掃描儀存在的需要“額外人工移動掃描設備”或“將被觀測物體放置在額外轉臺上旋轉”才能重建被觀測物體表面3D信息的問題。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是：基于運動導軌式圖像傳感器的環狀全向3D掃描儀，外觀呈現為環狀結構，可以是正圓環狀、正方形環狀、正多邊形環狀、也可以是其它任意環狀。若干個導軌傳動裝置被固定于該環形裝置內側壁，每個導軌傳動裝置安裝有若干個2D或3D圖像傳感器并統一正視環狀裝置的內部。譬如：若該環形裝置是正圓環狀，2個半環狀導軌被固定于圓環內側的兩邊，2個2D或3D圖像傳感器分別安裝在兩個導軌傳動裝置的滑座上，統一朝向正圓環的圓心。傳感器跟隨導軌滑座移動，沿圓環內側壁圍繞被觀測物體作半圓周運動。若干個圖像傳感器在圍繞被觀測物體運動的同時，采集到的2D或3D信號，1)分別通過一致的數據傳輸方式傳出，這些傳輸方式包括：USB2.0數據傳輸方式、USB3.0數據傳輸方式、千兆網(GigE)數據傳輸方式，等等；即：有多少圖像傳感器，就配備多少根相關數據線用于將采集的圖像數據導出；2)或將采集數據通過軟排線或其它數據傳輸方式匯總到統一的數據存儲模塊，然后再通過單獨一根數據線將匯總的圖像數據統一輸出；3)每一個2D或3D圖像傳感器分別通過一個wifi模塊轉發，通過無線網絡實現數據傳輸。與現有技術相比較，本技術的有益效果是：基于運動導軌式圖像傳感器的環狀全向3D掃描儀可以解決現有長方體結構或類長方體結構全向3D掃描儀在耗時性、易用性等諸多方面的難題，包括：1)相比需要額外轉臺的長方體結構或類長方體結構全向3D掃描儀，該基于運動導軌式圖像傳感器的環狀全向3D掃描儀無需將被觀測物體固定在一個轉臺上旋轉若干圈，對于某些重量大，不易轉動的物體，能夠簡單高效地對其進行3D重建；2)相比手持式長方體結構或類長方體結構全向3D掃描儀，該基于運動導軌式圖像傳感器的環狀全向3D掃描儀無需人工手持對被觀測物進行若干次往復式掃描，而僅需將被觀測物置于掃描儀中心即可，簡單高效；3)相比將被觀測物體分為多個部分、分別進行3D重建的方案，該基于運動導軌式圖像傳感器的環狀全向3D掃描儀可以連續地獲取被測物各方位的圖像信息，保留更多細節，進而統一重建3D信息，簡單高效。特別地，當被測目標是人體身體局部(比如人體四肢、人頭等)的時候，基于運動導軌式圖像傳感器的環狀全向3D掃描儀由于其快速高效、可大大提升用戶體驗感。附圖說明附圖給出本技術“基于運動導軌式圖像傳感器的環狀全向3D掃描儀”兩個在研實例A、B的結構示意圖：實例A：該實例呈現正圓環狀結構，采用2個3D圖像傳感器，2個外置移動電源，2個wifi無線模塊以及2個半環狀導軌傳動裝置；傳動裝置用于控制傳感器的移動，外置移動電源為wifi無線模塊與傳感器供電，而傳動裝置通過交流電源供電，傳感器經USB數據線連接wifi無線模塊，通過wifi無線模塊轉發實現數據傳輸。實例B：該實例呈現三角環狀結構，采用3個2D圖像傳感器，3個外置移動電源，3個wifi無線模塊以及3個直條型導軌傳動裝置；傳動裝置用于控制傳感器的移動，外置移動電源為wifi無線模塊與傳感器供電，而傳動裝置通過交流電源供電，傳感器經USB數據線連接wifi無線模塊，通過wifi無線模塊轉發實現數據傳輸。圖1：是本技術的實例A的三維示意圖。圖2：是本技術的實例A的俯視結構示意圖。圖3：是本技術的實例A導軌傳動裝置的俯視局部細節示意圖。圖4：是本技術的實例A導軌滑座三維細節示意圖。圖5：是本技術的實例B的三維示意圖。上述諸示意圖中零部件的標號說明如下：1.圓環狀裝置2.半環狀導軌傳動裝置3.滑座4.3D圖像傳感器5.外置移動電源6.無線WIFI模塊7.導軌電源線8.USB數據線9.滑座螺絲孔10.三角環狀裝置11.直條型導軌傳動裝置12.2D圖像傳感器具體實施方式實例A：在圖1中，2個半環狀導軌傳動裝置(2)分別內嵌于圓環狀裝置(1)的內側壁的兩側，每個傳動裝置(2)上安裝一個滑座(3)，每個滑座(3)上各固定1個3D圖像傳感器(4)、1個外置移動電源(5)與1個無線wifi模塊(6)，滑座經由導軌傳動裝置(2)推動，能夠沿導軌做180度圓周運動。在圖2中，2條導軌電源線(7)于圓環狀裝置(1)內布線，并從圓環狀裝置(1)一側引出，與外部電源連接，實現對半環狀導軌傳動裝置(2)的控制與供電。在圖3中，滑座(3)嵌套在導軌(2)上，滑座(3)前端固定一個3D圖像傳感器(4)，側面固定一個外置移動電源(5)，上端則固定一個無線wifi模塊(6)。外置移動電源通過usb數據線(8)與wifi無線模塊連接，實現對無線wifi模塊的供電；無線wifi模塊則通過usb數據線(8)與3D圖像傳感器連接，實現對傳感器供電以及傳感器的數據轉發。3D圖像傳感器背對導軌，朝向圓環狀裝置(1)的圓心。在圖4中，滑座(3)在頂端與側面分別有4個螺絲孔(9)，3D圖像傳感器(4)、外置移動電源(5)與無線wifi模塊(6)均通過螺絲，固定在滑座(3)上。在本例中，3D圖像傳感器(4)可以采用市場上常見的結構光深度傳感器，也可以采用TOF深度傳感器。但市面上常見的3D圖像傳感器，均通過USB線，實現傳感器的供電以及數據傳輸。由于傳感器需要沿導軌作圓周運動，如果在圓環狀裝置(1)中布數據線，容易引起數據線的纏繞，導致傳動裝置失靈。本實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種3D掃描儀，包含一個以上2D圖像傳感器或3D圖像傳感器、一個以上導軌傳動裝置以及至少一個環狀裝置，其特征是：導軌傳動裝置固定在環狀裝置內側，每個傳動裝置上均安裝有一個以上的傳感器。

【技術特征摘要】
1.一種3D掃描儀，包含一個以上2D圖像傳感器或3D圖像傳感器、一個以上導軌傳動裝置以及至少一個環狀裝置，其特征是：導軌傳動裝置固定在環狀裝置內側，每個傳動裝置上均安裝有一個以上的傳感器。2.根據權利要求1所述的3D掃描儀，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈沛，莊帛楠，
申請(專利權)人：深圳長景視覺科技有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東;44