3d數(shù)碼相的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種3D數(shù)碼照相機(jī)，與一般數(shù)碼相機(jī)的主要區(qū)別在于輸出的信息參數(shù)，除了RGB三原色信息外，還包括XYZ空間點(diǎn)信息值。三維彩色(或黑白)數(shù)據(jù)與兩維圖像數(shù)據(jù)的區(qū)別在于，在虛擬三維軟件里可以360度旋轉(zhuǎn)、縮放。并且三維數(shù)據(jù)在虛擬三維軟件中體現(xiàn)的數(shù)值與現(xiàn)實(shí)中的比例是1∶1的。3D彩色數(shù)碼相機(jī)與3D掃描儀的主要區(qū)別在于能夠像普通數(shù)碼相機(jī)一樣手持使用，比一般在機(jī)架上才能進(jìn)行掃描的3D掃描設(shè)備，使用起來更方便靈活。3D數(shù)碼照相機(jī)可以輸出彩色(黑白)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，輸出格式有JPD、ASC、OBJ等等。3D彩色數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，比如文物的數(shù)字化虛擬、頭部曲面模型的個(gè)性化取樣等等。
【專利說明】 3D數(shù)碼相機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種涉及拍攝和記錄三維尺寸和顏色信息的數(shù)碼相機(jī)，其【技術(shù)領(lǐng)域】覆蓋光學(xué)、電子、機(jī)械結(jié)構(gòu)、和計(jì)算機(jī)通信、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)等【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的數(shù)碼相機(jī)是拍攝并記錄圖形、圖像、文字等二維平面信息的設(shè)備。集光學(xué)、機(jī)械、電子一體化的產(chǎn)品。它集成了影像信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和傳輸?shù)炔考哂袛?shù)字化存取模式，與電腦交互處理和實(shí)時(shí)拍攝等特點(diǎn)。光線通過鏡頭或者鏡頭組進(jìn)入相機(jī)，通過成像元件轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)通過影像運(yùn)算芯片儲(chǔ)存在存儲(chǔ)設(shè)備中。數(shù)碼相機(jī)的成像元件是CCD或者CMOS，該成像元件的特點(diǎn)是光線通過時(shí)，能根據(jù)光線的不同轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。數(shù)碼相機(jī)最早出現(xiàn)在美國，20多年前，美國曾利用它通過衛(wèi)星向地面?zhèn)魉驼掌?，后來?shù)碼攝影轉(zhuǎn)為民用并不斷拓展應(yīng)用范圍。
[0003]目前的3D數(shù)碼產(chǎn)品，如3D立體電影:制作3D立體電影，其中較為廣泛采用的是光分法(或稱偏光法)。它利用兩個(gè)偏光軸互成90度的偏光鏡,分別放在兩部放映機(jī)鏡頭前，再將影像重疊，達(dá)到3D立體效果。眼鏡方面，亦使用偏光鏡片。另外一種3D效果應(yīng)用是色分法，利用不同顏色的影像重疊，然后利用紅藍(lán)眼鏡來分離過濾重疊影像，達(dá)到景深，好處是眼鏡價(jià)格低廉，而且技術(shù)門檻低、設(shè)備要求低，總體成本低，不過效果最為普通。缺點(diǎn):就是影像未能全色顯示。而目前的3D數(shù)碼相機(jī)，或者說有3D功能的數(shù)碼相機(jī)都實(shí)際是二維圖像信息的一種3D視覺效果，而不是真正意義的三維數(shù)據(jù)信息。真正意義上的3D數(shù)據(jù)信息，記錄的是空間中物體的I比I的尺寸數(shù)據(jù)信息，以點(diǎn)、線、或曲面的方式表達(dá)出來，并且記錄圖形紋理信息在空間中的相對(duì)著色位置，觀察的時(shí)候可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放等操作。
[0004]本發(fā)明涉及到就是一款可以記錄3D尺寸和顏色信息的3D數(shù)碼照相機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是一款3D數(shù)碼照相機(jī)，集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)于一體。目的是記錄物體的三維形狀信息和三維紋理(彩色或黑白)信息。
[0006]本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)采用的是手持式一體化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)內(nèi)部的基礎(chǔ)核心構(gòu)件是CP(單目結(jié)構(gòu)光三維掃描設(shè)儀，專利申請(qǐng)?zhí)?201310111283.2)或CPC(雙目結(jié)構(gòu)光三維掃描設(shè)備)，其主要技術(shù)是采用時(shí)域編碼結(jié)構(gòu)光技術(shù)，獲得序列光柵條紋圖案，并根據(jù)相位法和三角法解析條紋曲率變化，精確計(jì)算出每個(gè)像素在物體表面上對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)點(diǎn)信息和紋理RGB或BW信息。然后根據(jù)測量需求，采用不同的三維軟件對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理，以達(dá)到解決測量問題為目的。內(nèi)部核心電子元器件結(jié)構(gòu)，仍然是中央控制器、面陣圖像傳感器及其配套鏡頭、電子光柵投光器及其配套鏡頭等。本發(fā)明圖像捉捕傳感器使用的分辯率像素是30萬像素，使用30萬像的圖像捉捕器，可以提高取圖時(shí)間。
[0007]本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于在傳統(tǒng)的單機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)部置入中央自動(dòng)處理器。中央自動(dòng)處理器內(nèi)置入自動(dòng)化程序，使得相機(jī)脫離PC機(jī)離線使用過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)曝光、自動(dòng)對(duì)焦。另外中央自動(dòng)處理器的使用，使得數(shù)據(jù)取圖后可以在相機(jī)內(nèi)部進(jìn)行一個(gè)簡單的預(yù)處理?？梢詫⑿畔⑻幚沓蓤D片預(yù)存，也可以將信息處理成為最終的XYZ三維點(diǎn)云信息。此功能的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了 3D三掃描設(shè)備的脫機(jī)采集方式，使3D掃描設(shè)備可以成為一種真正意義上的3D數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品。
[0008]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)有LCD觸摸顯示屏，顯示屏的應(yīng)用提高了設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用性，改變了以往手持三維掃描設(shè)備標(biāo)記點(diǎn)掃描方式時(shí)必須與PC機(jī)交互的工作方式,操作人員一個(gè)人可以直接從3D數(shù)碼照相機(jī)里觀察到被測事物的影像資料。顯視屏內(nèi)有對(duì)焦指示器，工作人員通過對(duì)焦指示器的引導(dǎo)在最佳位置執(zhí)行取圖命令。
[0009]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)有電子快門，和電源觸發(fā)開關(guān)。電子快門的功能與平面數(shù)據(jù)相機(jī)的取圖功能一樣，當(dāng)視頻內(nèi)圖像對(duì)焦正確后，直接按下快門就可以進(jìn)行取圖像工作，快門取像時(shí)間在0.4秒以內(nèi)。計(jì)算機(jī)接收回取來的圖像信息后可以自動(dòng)執(zhí)行解析并出圖，得到最終所需要的三維紋理(彩色或黑白)信息了。電源觸發(fā)開關(guān)，是整個(gè)設(shè)備的供電樞紐，無論是電源線供電，還是電池供電都需要經(jīng)過電源觸發(fā)開關(guān)的總控才可以執(zhí)行對(duì)整個(gè)設(shè)備的供電斷電操作。
[0010]本發(fā)明的信息傳輸工作有多種方式解決，一種是采用無線網(wǎng)卡與PC終端的時(shí)時(shí)交互傳輸；另一種采用SD卡信息存儲(chǔ)介質(zhì)，SD卡是一種常用的存儲(chǔ)的介質(zhì)，3D數(shù)碼照相機(jī)可以將中央處理器處理后的圖像信息存儲(chǔ)到SD卡中；最后還可以通過USB信息線的傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)信息傳輸。SD卡和無線網(wǎng)卡的使用解決了相機(jī)三維資料與PC機(jī)的信息共享問題。
[0011]本發(fā)明的外圍設(shè)備之一是電池，電池的使用使得3D數(shù)碼照相機(jī)在使用過程中可以斷掉電源線獨(dú)立使用。3D數(shù)碼照相機(jī)同時(shí)，預(yù)留了電源接口和UGB接口，可以使設(shè)備有線無線切換使用。整個(gè)設(shè)備內(nèi)部各電子元器件結(jié)構(gòu)和外型殼體結(jié)構(gòu)相加的總重量在1.5公斤以內(nèi)。設(shè)備非常小巧輕便。
[0012]3D數(shù)碼照相機(jī)的主要特點(diǎn)是，外型小巧輕便，取像時(shí)間短，相對(duì)于數(shù)碼相機(jī)來說，是一款能夠真正取得三維數(shù)據(jù)信息的設(shè)備，而不是簡單意義上的3D視覺效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1: 3D數(shù)碼照相機(jī)軸側(cè)視圖
[0014]圖2:3D數(shù)碼照相機(jī)主視圖
[0015]圖3:3D數(shù)碼照相機(jī)俯視圖
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施方式一:帶線工作方式，當(dāng)設(shè)備與PC機(jī)連接后，打開設(shè)備電源，對(duì)被拍物體拍照，設(shè)備將獲得數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C終端；PC端將獲得的圖像信息計(jì)算成為三維數(shù)據(jù)，并根標(biāo)志點(diǎn)拼接計(jì)算方法將累積獲得的三維數(shù)據(jù)解析到正確的虛擬空間位置上，拍攝工作結(jié)束，解析工作完成，最終獲得完整的點(diǎn)云信息文件。
[0017]實(shí)施方式二:SD卡無線工作方式，開啟設(shè)備電源，直接對(duì)被拍物體拍照，獲取物體圖像信息后存儲(chǔ)在SD卡中。拍攝結(jié)束后，將SD卡數(shù)據(jù)導(dǎo)入PC端解析軟件中，計(jì)算完整的
三維數(shù)據(jù)。
[0018]實(shí)施方式三:無線網(wǎng)卡點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)時(shí)傳輸方式，PC端和設(shè)備同時(shí)開啟，實(shí)現(xiàn)信號(hào)連接。在拍攝過程實(shí)時(shí)解析圖像信息，拍攝結(jié)束后解析工作完成，最終獲得完整的點(diǎn)云信息文件。
[0019]實(shí)施方式四:數(shù)據(jù)內(nèi)處理方式:當(dāng)面陣圖像傳感器獲取圖像后，通過中央自動(dòng)處理器直接將圖像信息處理成為XYZ三維點(diǎn)云信息，再通過其它介質(zhì)導(dǎo)出最終數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種3D數(shù)碼相機(jī)包含以下特征: (1)是手持式一體化設(shè)計(jì)。 (2)有LC D觸摸顯視屏。 (3)有SD卡信息存儲(chǔ)介質(zhì)。 (4)有無線網(wǎng)卡。 (5)有電池。 (6)有電源接口和USB接口，可以有線無線切換使用。 (7)有面陣圖像傳感器，及其配套鏡頭。 (8)有電子光柵投光器，及其配套鏡頭。 (9)有電源觸發(fā)開關(guān)。 (10)有電子快門。 (11)顯視屏內(nèi)有對(duì)焦指示器。 (12)有中央自動(dòng)處理器。 (13)快門取像時(shí)間在0.4秒以內(nèi)。
2.—種3D數(shù)碼相機(jī)包含以下實(shí)施方式: (1)SD卡無線工作方式:開啟設(shè)備電源，直接對(duì)被拍物體拍照，獲取物體圖像信息后存儲(chǔ)在SD卡中。拍攝結(jié)束后，將SD卡數(shù)據(jù)導(dǎo)入PC端解析軟件中，計(jì)算完整的三維數(shù)據(jù)。 (2)無線網(wǎng)卡點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)時(shí)傳輸方式，PC端和設(shè)備同時(shí)開啟，實(shí)現(xiàn)信號(hào)連接。在拍攝過程實(shí)時(shí)解析圖像信息，拍攝結(jié)束，解析工作完成，最終獲得完整的點(diǎn)云信息文件。 (3)帶線工作方式:當(dāng)設(shè)備與PC機(jī)連接后，打開設(shè)備電源，對(duì)被拍物體拍照，設(shè)備將獲得數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C終端；PC端將獲得的圖像信息計(jì)算成為三維數(shù)據(jù)，并根標(biāo)志點(diǎn)拼接計(jì)算方法將累積獲得的三維數(shù)據(jù)解析到正確的虛擬空間位置上，拍攝工作結(jié)束，解析工作完成，最終獲得完整的點(diǎn)云信息文件。 (4)數(shù)據(jù)內(nèi)處理方式:當(dāng)面陣圖像傳感器獲取圖像后，通過中央自動(dòng)處理器直接將圖像信息處理成為XYZ三維點(diǎn)云信息，再通過其它介質(zhì)導(dǎo)出最終數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04N13/02GK103826116SQ201410050697
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】張志波, 白曦東 申請(qǐng)人:北京博維創(chuàng)信科技發(fā)展有限公司