3d拍攝系統(tǒng)及實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種3D拍攝系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，通過布局相互連接的照相設備的陣列，直接對被攝體進行拍攝，避免了目前技術中需要手持照相設備旋轉拍攝的缺陷，通過設置與照相設備連接的拍攝控制器，可以實現(xiàn)對若干照相設備同時自動拍照的要求，通過設置現(xiàn)場服務器和建模服務器，用現(xiàn)場服務器接收拍攝的照片并初步處理打包，再將照片發(fā)送至位于云端的建模服務器，建模服務器進行照片的深度處理并進行3D建模。
【專利說明】3D拍攝系統(tǒng)及實現(xiàn)方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及3D照相領域，特別涉及一種3D拍攝系統(tǒng)及實現(xiàn)方法。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有的3D照相技術，主要使用專業(yè)的3D掃描儀或者帶有深度信息的攝影儀器來 實現(xiàn)。照相時要求被攝體保持靜止，工作人員手持掃描儀，圍繞被攝體移動或者被攝體在預 先準備的轉盤上轉動，掃描儀讀取被攝體的表面信息，從而構建3D模型。該技術的主要問 題在于照相時間長，對于嬰兒或者寵物這樣無法長時間保持靜止的被攝體來說無法適用。 另外儀器昂貴，使得3D照相的體驗成本居高不下。
[0003] 所以，有必要提供一種新的技術方案，以解決目前技術存在的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種3D拍攝系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，以解決目前技術存在的一些 問題。
[0005] 本發(fā)明提供一種3D拍攝系統(tǒng)，其特征在于，包括：
[0006] 環(huán)繞在被攝體周圍的若干相互連接的照相設備，所述照相設備包括用以觸發(fā)拍攝 和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝豢刂颇K；
[0007] 與所述照相設備連接的拍攝控制器，所述拍攝控制器包括用以向所述照相設備的 第一控制模塊發(fā)出觸發(fā)拍攝指令的第二控制模塊；
[0008] 與所述照相設備連接的現(xiàn)場服務器，所述現(xiàn)場服務器用以接收所述照相設備的第 一控制模塊傳來的拍攝照片，并對所述照片進行處理打包；
[0009] 與所述現(xiàn)場服務器連接的建模服務器，所述建模服務器包括3D重建模塊，所述3D 重建模塊對從所述現(xiàn)場服務器接收到的照片進行處理并構建所述被攝體的3D模型。
[0010] 作為一實施例，所述環(huán)繞被攝體周圍的若干照相設備的位置按照被攝體表面任一 點至少被3臺所述照相設備的鏡頭視域所覆蓋來布置。
[0011] 作為一實施例，所述拍攝控制器的第二控制模塊向所述若干照相設備的第一控制 模塊發(fā)出延遲觸發(fā)拍攝指令，所述第一控制模塊在所述延遲時間內(nèi)控制所述照相設備對所 述被攝體自動對焦，并在所述延遲時間結束后對所述被攝體冋時拍攝。
[0012] 作為一實施例，所述照相設備的第一控制模塊提取所述照相設備的IP/設備ID信 息，并將所述IP/設備ID信息插入拍攝的照片文件中。
[0013] 作為一實施例，所述3D重建模塊還包括以下子模塊：
[0014] 找出每張照片中的特征點并進行兩兩匹配的子模塊；
[0015] 根據(jù)匹配的結果利用射影定理計算所述照相設備場景信息的子模塊；
[0016] 將所述場景信息與原始照片結合得到所述被攝體三維點云的子模塊；
[0017] 根據(jù)所述三維點云構建三維模型的子模塊。
[0018] 本發(fā)明還提供一種3D攝像的實現(xiàn)方法，包括以下步驟：
[0019] 1. 1在被攝體周圍設置若干可被觸發(fā)的照相設備，使所述若干照相設備相互連 接；
[0020] 1. 2設置一拍攝控制器，使所述拍攝控制器連接所述照相設備，并向所述照相設備 輸出觸發(fā)指令；
[0021] 1. 3設置與所述照相設備連接的現(xiàn)場服務器，所述現(xiàn)場服務器用以接收所述照相 設備傳來的照片，并對所述照片進行處理打包；
[0022] 1. 4設置與所述現(xiàn)場服務器連接的建模服務器，所述建模服務器對從所述現(xiàn)場服 務器接收到的照片進行處理并構建所述被攝體的3D模型。
[0023] 作為一實施例，所述步驟1. 1還包括以下步驟：將所述環(huán)繞被攝體周圍的若干照 相設備按照被攝體表面任一點至少被3臺所述照相設備的鏡頭視域所覆蓋來布置。
[0024] 作為一實施例，所述步驟1. 2還包括以下步驟：使所述拍攝控制器向所述若干照 相設備發(fā)出延遲觸發(fā)拍攝指令，所述照相設備在所述延遲時間內(nèi)對所述被攝體自動對焦， 并在所述延遲時間結束后對所述被攝體冋時拍攝。
[0025] 作為一實施例，所述步驟1. 3還包括以下步驟：所述照相設備提取自身的IP/設備 ID信息，并將所述IP/設備ID信息插入拍攝的照片文件中再發(fā)送至所述現(xiàn)場服務器。
[0026] 作為一實施例，所述步驟1. 4中構建所述被攝體的3D模型的步驟包括：
[0027] 找出每張照片中的特征點并進行兩兩匹配；
[0028] 根據(jù)匹配的結果利用射影定理計算所述照相設備場景信息；
[0029] 將所述場景信息與原始照片結合得到所述被攝體三維點云；
[0030] 根據(jù)所述三維點云構建三維模型。
[0031] 本發(fā)明的優(yōu)點之一，通過布局相互連接的照相設備的陣列，直接對被攝體進行拍 攝，避免了目前技術中需要被攝體長時間保持同一姿勢不變的缺陷，擴大了使用場景。
[0032] 本發(fā)明的優(yōu)點之二，照相設備可以事先設置參數(shù)（各照相設備的位置與轉向、鏡 頭的焦距長度等），避免了掃描過程中的人為因素，使得后期成像的模型處理可以實現(xiàn)自動 化，降低了使用成本。
[0033] 本發(fā)明的優(yōu)點之三，通過設置與照相設備連接的拍攝控制器，可以實現(xiàn)對若干照 相設備同時自動拍照的要求。
[0034] 本發(fā)明的優(yōu)點之四，通過設置現(xiàn)場服務器和建模服務器，用現(xiàn)場服務器接收拍攝 的照片并初步處理打包，再將照片發(fā)送至位于云端的建模服務器，建模服務器進行照片的 深度處理并進行3D建模。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明所述3D拍攝系統(tǒng)一實施例的原理框圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明所述3D攝像的實現(xiàn)方法的流程圖。
[0037] 3D拍攝系統(tǒng)100,照相陣列110,照相設備112,第一控制模塊113,被攝體114,拍 攝控制器120,第二控制模塊121，現(xiàn)場服務器130,建模服務器140,3D重建模塊141.

【具體實施方式】
[0038] 下面結合附圖和實施方式進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0039] 參見圖1，本發(fā)明提供一種3D拍攝系統(tǒng)100,主要分布在拍攝現(xiàn)場端和云端，其中 拍攝現(xiàn)場端包括照相陣列110、拍攝控制器120、現(xiàn)場服務器130,云端包括建模服務器140， 其中照相陣列110包括環(huán)繞在被攝體114周圍的若干相互連接的照相設備112。
[0040] 具體包括：
[0041] 環(huán)繞在被攝體114周圍的若干相互連接的照相設備112,所述照相設備112包括用 以觸發(fā)拍攝和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝豢刂颇K113。作為一實施例，所述環(huán)繞被攝體114周圍的若 干照相設備112的位置按照被攝體114表面任一點至少被3臺所述照相設備112的鏡頭視 域所覆蓋來布置。第一控制模塊113可以通過軟件實現(xiàn)，也可以通過硬件實現(xiàn)。如果是帶 有網(wǎng)絡功能的照相設備112,可以將各照相設備112與拍攝控制器120連入同一網(wǎng)段的局域 網(wǎng)。照相設備112上運行監(jiān)聽程序，接收來自拍攝控制器120的指令進行統(tǒng)一拍攝。如果 照相設備112不具有網(wǎng)絡功能，則可以使用與照相設備112配套的控制模塊，比如遙控快門 等。
[0042] 與所述照相設備112連接的拍攝控制器120,所述拍攝控制器120包括用以向所述 照相設備112的第一控制模塊113發(fā)出觸發(fā)拍攝指令的第二控制模塊121，具體實施時，拍 攝控制器120可以是一臺手機或筆記本電腦。作為一實施例，所述拍攝控制器120的第二 控制模塊121向所述若干照相設備112的第一控制模塊113發(fā)出延遲觸發(fā)拍攝指令，所述 第一控制模塊113在所述延遲時間內(nèi)控制所述照相設備112對所述被攝體114自動對焦， 并在所述延遲時間結束后對所述被攝體114同時拍攝。作為一實施例，所述照相設備112 的第一控制模塊113提取所述照相設備112的IP/設備ID信息，并將所述IP/設備ID信 息插入拍攝的照片文件中。
[0043] 具體來說，第一控制模塊113實現(xiàn)方法可以是一個運行于照相設備112的程序。 該程序隨著照相設備112的打開而啟動，之后持續(xù)運行，當照相設備112連接上網(wǎng)后，該程 序會監(jiān)聽預先設置的端口，等待來自第二控制模塊121的指令，并根據(jù)指令，實現(xiàn)照相設備 112的控制。第一控制模塊113和第二控制模塊121之間的通信依賴于事先約定好的協(xié)議。 第二控制模塊121可以是一個運行于手機（拍攝控制器120)上的程序，手機與照相設備 112處于同一網(wǎng)絡，相互間可以通信。程序啟動后，等待人為輸入指令，并且根據(jù)與第一控制 模塊113間的通信協(xié)議，將人為輸入的指令進行編碼，發(fā)送給第一控制模塊113。
[0044] 與所述照相設備112連接的現(xiàn)場服務器130,所述現(xiàn)場服務器130用以接收所述照 相設備112的第一控制模塊113傳來的拍攝照片，并對所述照片進行處理打包。
[0045] 與所述現(xiàn)場服務器130連接的建模服務器140,所述建模服務器140包括3D重建 模塊141，所述3D重建模塊141對從所述現(xiàn)場服務器130接收到的照片進行處理并構建所 述被攝體114的3D模型。作為一實施例，所述3D重建模塊141還包括以下子模塊：找出每 張照片中的特征點并進行兩兩匹配的子模塊，根據(jù)匹配的結果利用射影定理計算所述照相 設備112場景信息的子模塊，將所述場景信息與原始照片結合得到所述被攝體114三維點 云的子模塊，根據(jù)所述三維點云構建三維模型的子模塊。
[0046] 參加圖2,本發(fā)明還提供一種3D攝像的實現(xiàn)方法200,包括以下步驟：
[0047] 201、在被攝體114周圍設置若干可被觸發(fā)的照相設備112,使所述若干照相設備 112相互連接；
[0048] 202、設置一拍攝控制器120,使所述拍攝控制器120連接所述照相設備112,并向 所述照相設備112輸出觸發(fā)指令；
[0049] 203、設置與所述照相設備112連接的現(xiàn)場服務器130,所述現(xiàn)場服務器130用以接 收所述照相設備112傳來的照片，并對所述照片進行處理打包；
[0050] 204、設置與所述現(xiàn)場服務器130連接的建模服務器140,所述建模服務器140對從 所述現(xiàn)場服務器130接收到的照片進行處理并構建所述被攝體114的3D模型。
[0051] 作為一實施例，所述步驟201還包括以下步驟：將所述環(huán)繞被攝體114周圍的若干 照相設備112按照被攝體114表面任一點至少被3臺所述照相設備112的鏡頭視域所覆蓋 來布置。這里的原理是，正如二維空間中的兩條直線可以確定一個點的坐標那樣，在三維空 間中確定一個點的位置，至少需要三個面相交得到。一張照片可以抽象為三維空間中的一 個面，因此為了得到一個點的三維坐標，該點至少需要在三張照片中出現(xiàn)。
[0052] 作為一實施例，所述步驟202還包括以下步驟：使所述拍攝控制器120向所述若干 照相設備112發(fā)出延遲觸發(fā)拍攝指令，所述照相設備112在所述延遲時間內(nèi)對所述被攝體 114自動對焦，并在所述延遲時間結束后對所述被攝體114冋時拍攝。
[0053] 作為一實施例，所述步驟203還包括以下步驟：所述照相設備112提取自身的IP/ 設備ID信息，并將所述IP/設備ID信息插入拍攝的照片文件中再發(fā)送至所述現(xiàn)場服務器 130。
[0054] 作為一實施例，所述步驟204中構建所述被攝體114的3D模型的步驟包括：
[0055] 1)找出每張照片中的特征點并進行兩兩匹配；
[0056] 2)根據(jù)匹配的結果利用射影定理計算所述照相設備112場景信息；
[0057] 3)將所述場景信息與原始照片結合得到所述被攝體114三維點云；
[0058] 4)根據(jù)所述三維點云構建三維模型。
[0059] 需要指出的是，本發(fā)明所述一種3D攝像的實現(xiàn)方法200在實現(xiàn)上與3D拍攝系統(tǒng) 1〇〇類似，故在此不再贅述。
[0060] 繼續(xù)參照圖1和圖2,下面對本發(fā)明的具體實施過程進行闡述：
[0061] 一 ·準備階段
[0062] 1、將照相設備112通過三腳架固定于被攝體114周圍，相機鏡頭統(tǒng)一朝向被攝體 114。相機視域可以僅覆蓋被攝體114的部分表面，但是需要保證被攝體114表面任一點至 少被3臺照相設備112的視域覆蓋。一般拍攝站姿的成年人，設備最低限為40臺左右。照 相設備112安放的角度，高度無特定要求。
[0063] 2.打開各照相設備112,使其處于常開狀態(tài)。如果是帶有網(wǎng)絡功能的照相設備 112,可以將各照相設備112與拍攝控制器120連入同一網(wǎng)段的局域網(wǎng)。照相設備112上運 行監(jiān)聽程序，接收來自拍攝控制器120的指令進行統(tǒng)一拍攝。如果照相設備112不具有網(wǎng) 絡功能，則可以使用與照相設備112配套的控制模塊，比如遙控快門等。
[0064] 3.將照相設備112調(diào)至自動對焦模式。如果照相設備112不具備自動調(diào)焦功能， 需要事先調(diào)整照相設備112焦距以取得最佳的拍攝效果。必要時輔以外部燈光。
[0065] 二·拍攝階段
[0066] 1.準備工作完成后，被攝體114進入拍攝區(qū)域，準備拍攝。
[0067] 2.工作人員操作運行有拍攝控制程序的手機或電腦作為拍攝控制器120,向照相 陣列110發(fā)送延時拍攝指令。在照相設備112收到延時拍攝指令后，在延時時間內(nèi)對被攝 體114進彳丁自動對焦。延時時間過后，各照相設備112冋時拍照。拍攝完成后，被攝體114 即可離開拍攝區(qū)域。
[0068] 3.拍攝陣列完成拍攝后，將照片保存為圖像文件。文件名中包含照相設備112的 IP/設備ID信息，以確保各照相設備112產(chǎn)生的文件名各不相同。文件保存完成后，照相設 備112中第一控制模塊113通過內(nèi)置的控制程序通過局域網(wǎng)，將拍攝得到的圖像文件上傳 至指定的現(xiàn)場服務器130。各圖像文件除了要求文件名不同以防相互覆蓋外，無其他特殊要 求，也不需要額外信息。
[0069] 4.現(xiàn)場服務器130內(nèi)置的監(jiān)聽程序接收來自照相設備112上傳的照片。在確認 一次拍攝的照片全部上傳成功后，控制程序對照片進行壓縮打包，并且上傳至建模服務器 140。另外，打包上傳工作也可以由現(xiàn)場工作人員手工完成。
[0070] 三·建模階段
[0071] 1.建模服務器140接收來自現(xiàn)場的一組照片。
[0072] 2.在收到一組照片后，內(nèi)置的控制程序解開壓縮文件，得到照片文件，再通過3D 重建模塊141進行3D重建。3D重建主要分為以下幾個步驟，
[0073] 2. 1找出各張照片中的特征點，進行兩兩匹配
[0074] 2. 2根據(jù)匹配的結果，利用射影定理計算得到相機位置等場景信息
[0075] 2. 3將場景信息與原始照片結合在一起，得到照片中物體的三維點云
[0076] 2. 4根據(jù)三維點云構建三維模型.
[0077] 3D重建后，即可得到被攝體114的3D模型。至此一次3D照片的拍攝過程結束。
[0078] 如果受條件限制，無法準備現(xiàn)場服務器130,那么可以通過人工從照相設備112中 讀取照片，收集完成后交付建模服務器140。
[0079] 如果是拍攝3D人像，拍攝控制器120也可交由被攝體114自己控制。方便被攝體 114拍攝自己最滿意的3D照片，同時也使自助拍攝成為可能。
[0080] 本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發(fā) 明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上實施方式的變 化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種3D拍攝系統(tǒng)，其特征在于，包括： 環(huán)繞在被攝體周圍的若干相互連接的照相設備，所述照相設備包括用以觸發(fā)拍攝和數(shù) 據(jù)傳輸?shù)牡谝豢刂颇K； 與所述照相設備連接的拍攝控制器，所述拍攝控制器包括用以向所述照相設備的第一 控制模塊發(fā)出觸發(fā)拍攝指令的第二控制模塊； 與所述照相設備連接的現(xiàn)場服務器，所述現(xiàn)場服務器用以接收所述照相設備的第一控 制模塊傳來的拍攝照片，并對所述照片進行處理打包； 與所述現(xiàn)場服務器連接的建模服務器，所述建模服務器包括3D重建模塊，所述3D重建 模塊對從所述現(xiàn)場服務器接收到的照片進行處理并構建所述被攝體的3D模型。
2. 如權利要求1所述的拍攝系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)繞被攝體周圍的若干照相設備 的位置按照被攝體表面任一點至少被3臺所述照相設備的鏡頭視域所覆蓋來布置。
3. 如權利要求1或2所述的拍攝系統(tǒng)，其特征在于，所述拍攝控制器的第二控制模塊向 所述若干照相設備的第一控制模塊發(fā)出延遲觸發(fā)拍攝指令，所述第一控制模塊在所述延遲 時間內(nèi)控制所述照相設備對所述被攝體自動對焦，并在所述延遲時間結束后對所述被攝體 同時拍攝。
4. 如權利要求3所述的拍攝系統(tǒng)，其特征在于，所述照相設備的第一控制模塊提取所 述照相設備的IP/設備ID信息，并將所述IP/設備ID信息插入拍攝的照片文件中。
5. 如權利要求4所述的拍攝系統(tǒng)，其特征在于，所述3D重建模塊還包括以下子模塊： 找出每張照片中的特征點并進行兩兩匹配的子模塊； 根據(jù)匹配的結果利用射影定理計算所述照相設備場景信息的子模塊； 將所述場景信息與原始照片結合得到所述被攝體三維點云的子模塊； 根據(jù)所述三維點云構建三維模型的子模塊。
6. -種3D攝像的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟： 1. 1在被攝體周圍設置若干可被觸發(fā)的照相設備，使所述若干照相設備相互連接； 1. 2設置一拍攝控制器，使所述拍攝控制器連接所述照相設備，并向所述照相設備輸出 觸發(fā)指令； 1. 3設置與所述照相設備連接的現(xiàn)場服務器，所述現(xiàn)場服務器用以接收所述照相設備 傳來的照片，并對所述照片進行處理打包； 1. 4設置與所述現(xiàn)場服務器連接的建模服務器，所述建模服務器對從所述現(xiàn)場服務器 接收到的照片進行處理并構建所述被攝體的3D模型。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟1. 1還包括以下步驟：將所述環(huán)繞 被攝體周圍的若干照相設備按照被攝體表面任一點至少被3臺所述照相設備的鏡頭視域 所覆蓋來布置。
8. 如權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步驟1. 2還包括以下步驟：使所述 拍攝控制器向所述若干照相設備發(fā)出延遲觸發(fā)拍攝指令，所述照相設備在所述延遲時間內(nèi) 對所述被攝體自動對焦，并在所述延遲時間結束后對所述被攝體同時拍攝。
9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟1. 3還包括以下步驟：所述照相設 備提取自身的IP/設備ID信息，并將所述IP/設備ID信息插入拍攝的照片文件中再發(fā)送 至所述現(xiàn)場服務器。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟1. 4中構建所述被攝體的3D模型 的步驟包括： 找出每張照片中的特征點并進行兩兩匹配； 根據(jù)匹配的結果利用射影定理計算所述照相設備場景信息； 將所述場景信息與原始照片結合得到所述被攝體三維點云； 根據(jù)所述三維點云構建三維模型。
【文檔編號】H04N13/00GK104113748SQ201410341856
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權日:2014年7月17日
【發(fā)明者】馮侃 申請人:馮侃