用于3d打印的半立體掃描取材方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于3D打印的半立體掃描取材方法，通過視頻采集；視頻處理；輪廓計算；將被拍攝面的輪廓信息轉換成可用于3D打印的半立體源文件。利用本發明可以僅通過一部智能手機，即制作出能反應目標物部分表面輪廓的半立體源文件，并可將手機直接連接3D打印設備，打印出目標物的半立體模型，也可以將制得的半立體源文件傳送到計算機等其他設備上。
【專利說明】
用于3D打印的半立體掃描取材方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于3D打印的掃描取材方法和系統，更具體地，涉及一種用于3D打印的半立體掃描取材方法和系統，屬于立體打印技術領域。
【【背景技術】】
[0002]3D打印技術越來越普及，為了能將實物的立體信息轉換為計算機能直接處理進行打印的數字信號，往往需要專業的三維掃描設備對物體空間外形和結構進行掃描，以獲得物體表面的空間坐標，但是一般的三維掃描設備通常較貴，且不易攜帶。而實際應用中，除部分要求較高的打印物品需要精確且高質量的3D源文件外，很多用于娛樂休閑的紀念品、飾物或青少年游戲作品，只要具有其部分表面的大致輪廓，具有小許的立體感便已足夠。如果采用專業的3D掃描儀獲取這些物品的立體源文件并打印，不僅設備成本較高，而且還要攜帶大體積的掃描儀，占用較大的空間，不利用3D打印的普及。
【
【發明內容】
】
[0003]針對上述現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種用于3D打印的半立體掃描取材方法，只需一部普通的智能手機就能快速地獲取物品的半立體源文件，并可通過3D打印設備打印成半立體模型。
[0004]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0005]—種用于3D打印的半立體掃描取材方法，包括以下步驟:
[0006]步驟S1:視頻采集:同時開啟攝像裝置和與攝像裝置相連的輔助燈，通過移動拍攝目標物的部分表面生成微視頻；
[0007]步驟S2:視頻處理:將SI獲取的微視頻轉換成一系列連續的多幀圖像；
[0008]步驟S3:輪廓計算:利用其中兩幀圖像之間的時間差、輔助燈產生的倒影比例、光暗度變化和攝像裝置移動速度計算被拍攝面點與點之間的深度差，獲取被拍攝面的輪廓信息;
[0009]步驟S4:將被拍攝面的輪廓信息轉換成可用于3D打印的半立體源文件。
[0010]所述用于3D打印的半立體掃描取材方法，其中，步驟SI中，所述目標物靜止、攝像裝置于目標物待拍攝面前方進行非水平移動并使得攝像頭經過待拍攝面中心最高點的正前方。
[0011 ]所述用于3D打印的半立體掃描取材方法，其中，步驟SI中，按照從目標物待拍攝面前方非水平(如:左上角向右下角的方向)移動攝像裝置。所述攝像裝置的移動的距離優選為3-8厘米。
[0012]所述用于3D打印的半立體掃描取材方法，在步驟S4之后，還包括步驟S5:設置打印深度比例。
[0013]本發明的另一目的是提供一種用于3D打印的半立體掃描取材系統，包括攝像模塊、光束發射模塊、視頻處理模塊、計算模塊和文件生成模塊，其中，
[0014]攝像模塊，用于移動拍攝目標物的部分表面生成微視頻；
[0015]光束發射模塊，和攝像模塊固定連接并隨其移動，用于向目標物發射光束并產生倒影(例如手機之閃光燈)；
[0016]視頻處理模塊，與攝像模塊連接，將微視頻轉換成一系列連續的多幀圖像；
[0017]計算模塊，與視頻處理模塊連接，接收經過處理后的多幀圖像，并根據其中兩幀圖像之間的時間差、光束產生的倒影比例、光暗度變化和攝像模塊移動速度計算目標物被拍攝面點與點之間的深度差，獲取被拍攝面的輪廓信息；
[0018]文件生成模塊，與計算模塊連接，將計算模塊獲取的輪廓信息轉換成可用于3D打印的半立體源文件。
[0019]優選的，上述用于3D打印的半立體掃描取材系統還包括存儲模塊，與文件生成模塊連接，用于存儲生成的半立體源文件。
[0020]進一步的，上述用于3D打印的半立體模型打印系統還包括與儲存模塊連接的文件傳送模塊。
[0021]本發明中所述“半立體”這一名詞的定義為:能反應物體的部分表面輪廓的模型，比如硬幣背面的立體圖案，只具有臉部輪廓的頭像，表面具有“凸效”的微立體照片、襟章等。
[0022]本發明具有以下有益效果:
[0023]本發明所述的用于3D打印的半立體掃描取材系統可以是一部智能手機，也可以是連接有輔助燈的攝像頭，連接在裝有可實現上述功能的軟件的計算機上的一套裝置。利用本發明所提供的方法，僅通過一部智能手機，即制作出能反應目標物部分表面輪廓的半立體源文件，并可將手機直接連接3D打印設備，打印出目標物的半立體模型，也可以將制得的半立體源文件傳送到計算機等其他設備上。在利用3D打印技術制作硬幣一面的立體圖案、人像、立體照片、襟章等對精度不高的擺件時，無需專業的掃描設備、隨時隨地即可進行打印前半立體源文件的制作。
【【附圖說明】】
[0024]圖1為本發明實施例中用于3D打印的半立體掃描取材系統的模塊框圖；
[0025]圖2為本發明中用于3D打印的半立體掃描取材方法的流程示意圖；
[0026]圖3為本發明實施例拍攝微視頻時，智能手機與人臉相對位置以及手機移動方向的立體不意圖；
[0027]圖4為本發明實施例拍攝微視頻時，智能手機與人臉相對位置以及手機移動方向的主視圖；
[0028]圖5為本發明實施例打印出的人像左視圖。
【【具體實施方式】】
[0029]以下結合實施例來進一步解釋本發明，但實施例并不對本發明做任何形式的限定。
[0030]如圖1所示為本實施例所述的一種用于3D打印的半立體掃描取材系統的結構框圖:其中，攝像模塊，用于移動拍攝目標物的部分表面生成微視頻;光束發射模塊和攝像模塊固定連接并隨著攝像模塊移動，向目標物發射光束并產生倒影(例如手機閃光燈)；視頻處理模塊與攝像模塊連接，將拍攝到的微視頻轉換成一系列連續的多幀圖像;計算模塊與視頻處理模塊連接，接收經過處理后的多幀圖像，并根據其中兩幀圖像之間的時間差、光束產生的倒影比例、光暗度變化和攝影模塊移動速度計算目標物被拍攝面點與點之間的深度差，獲取被拍攝面的輪廓信息;文件生成模塊與計算模塊連接，將計算模塊獲取的輪廓信息轉換成可用于3D打印的半立體源文件;儲存模塊與文件生成模塊連接，將半立體源文件儲存，并可通過與其相連接的文件傳送模塊傳送至其它設備。
[0031]所述用于3D打印的半立體掃描取材系統可以是一部智能手機，也可以是連接有輔助燈的攝像頭，連接在裝有可實現上述功能的軟件的計算機上的一套裝置。圖2為本發明中用于3D打印的半立體掃描取材方法的一般流程示意圖，下面以智能手機為例詳細描述利用智能手機掃描人臉并打印半立體人像模型的過程:
[0032]步驟S1:同時開啟手機自帶的攝像頭和閃光燈，如圖3和4所示，將手機I至于待拍攝人臉2的前方，于平面3內按從左下角向右上角的方向移動手機5厘米，并使得攝像頭經過人臉2中心最高點的正前方，拍攝一段人臉微視頻；
[0033]步驟S2:將拍攝的微視頻轉換成一系列連續的多幀圖像；
[0034]步驟S3:手機程序利用其中兩幀圖像之間的時間差、輔助燈產生的倒影比例、光暗度變化和手機移動速度計算被拍攝面點與點之間的深度差，獲取被拍攝人臉2的輪廓信息；
[0035]步驟S4:將步驟S3獲取的人臉2輪廓信息轉換成可用于3D打印的半立體源文件并儲存在手機中；
[0036]步驟S5:設置打印深度比例，將智能手機I通過wi f i與3D打印機連接，打印出如圖5所示的人像模型。
[0037]以上所述，僅為本發明的較佳的具體實施例，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種用于3D打印的半立體掃描取材方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S1:視頻采集:同時開啟攝像裝置和與攝像裝置相連的輔助燈，通過移動拍攝目標物的部分表面生成微視頻； 步驟S2:視頻處理:將SI獲取的微視頻轉換成一系列連續的多幀圖像； 步驟S3:輪廓計算:利用其中兩幀圖像之間的時間差、輔助燈產生的倒影比例、光暗度變化和攝像裝置移動速度計算被拍攝面點與點之間的深度差，獲取被拍攝面的輪廓信息； 步驟S4:將被拍攝面的輪廓信息轉換成可用于3D打印的半立體源文件。2.根據權利要求1所述的用于3D打印的半立體掃描取材方法，其特征在于，步驟SI中，所述目標物靜止、攝像裝置于目標物待拍攝面前方進行非水平移動并使得攝像頭經過待拍攝面中心最高點的正前方。3.根據權利要求2所述的用于3D打印的半立體掃描取材方法，其特征在于，步驟SI中，按照從目標物待拍攝面前方非水平(如:左上角向右下角的方向)移動攝像裝置。4.根據權利要求3所述的用于3D打印的半立體掃描取材方法，其特征在于，所述攝像裝置的移動的距離為3-8厘米。5.根據權利要求1-4中任一項所述的用于3D打印的半立體掃描取材方法，其特征在于，在步驟S4之后，還包括步驟S5:設置打印深度比例。6.—種用于3D打印的半立體掃描取材系統，其特征在于，包括攝像模塊、光束發射模塊、視頻處理模塊、計算模塊和文件生成模塊，其中， 攝像模塊，用于移動拍攝目標物的部分表面生成微視頻； 光束發射模塊，和攝像模塊固定連接并隨其移動，用于向目標物發射光束并產生倒影(例如手機之閃光燈)； 視頻處理模塊，與攝像模塊連接，將微視頻轉換成一系列連續的多幀圖像； 計算模塊，與視頻處理模塊連接，接收經過處理后的多幀圖像，并根據其中兩幀圖像之間的時間差、光束產生的倒影比例、光暗度變化和攝影模塊移動速度計算目標物被拍攝面點與點之間的深度差，獲取被拍攝面的輪廓信息； 文件生成模塊，與計算模塊連接，將計算模塊獲取的輪廓信息轉換成可用于3D打印的半立體源文件。7.根據權利要求6所述的用于3D打印的半立體掃描取材系統，其特征在于，還包括存儲豐旲塊。8.根據權利要求7所述的用于3D打印的半立體掃描取材系統，其特征在于，還包括與儲存模塊連接的文件傳送模塊。
【文檔編號】B29C67/00GK105965891SQ201610323161
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】李德豪, 吳國寶, 武夢潔, 鄧俊安, 區燦彬, 劉開杰, 李家昆
【申請人】佛山市云端容災信息技術有限公司