基于單機(jī)環(huán)繞的三維人體-服裝自動(dòng)掃描系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、本文從三維人體掃描技術(shù)出發(fā)，介紹了市場(chǎng)上的幾種三維人體掃描儀，通過(guò)對(duì)Kinect相機(jī)和KinectFusion算法原理的分析，得出Kinect作為三維人體掃描儀所具備的體積小、價(jià)格低、操作方便以及快速精確地對(duì)環(huán)境三維重建等優(yōu)點(diǎn)。鑒于手持式掃描方式人為操作出現(xiàn)很多不穩(wěn)定因素，如抖動(dòng)、速度不穩(wěn)定以及距離不能控制等，所造成的跳幀、時(shí)間長(zhǎng)以及點(diǎn)云質(zhì)量差等問(wèn)題很難解決，因此本文設(shè)計(jì)出一套基于單機(jī)環(huán)繞方式的三維人體/服裝自動(dòng)掃描系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高

2、效、精確的掃描要求。
　　自動(dòng)掃描系統(tǒng)分為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩個(gè)模塊。根據(jù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)了Kinect上下擺動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)模塊，借助圓形導(dǎo)軌以及外部框架實(shí)現(xiàn)Kinect的上下擺動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，保證人體數(shù)據(jù)的全面采集。根據(jù)控制系統(tǒng)的總體要求設(shè)計(jì)了由計(jì)算機(jī)-運(yùn)動(dòng)控制器-電機(jī)驅(qū)動(dòng)器-步進(jìn)電機(jī)-電源組成的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能控制兩個(gè)運(yùn)動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)掃描的自動(dòng)化。
　　控制界面的主要特點(diǎn)包括：上下擺動(dòng)控制程序界面不僅有

3、速度、最大速度以及擺動(dòng)角度的大小調(diào)節(jié)，可以精確控制Kinect擺動(dòng)的速度和角度大小，而且具有調(diào)節(jié)零點(diǎn)的功能，即每次完成掃描后Kinect都會(huì)回到掃描初始設(shè)置點(diǎn)，既實(shí)現(xiàn)掃描的自動(dòng)化，也提高了掃描的效率。
　　在自動(dòng)掃描系統(tǒng)研制成功后，首先對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，確保每個(gè)部件都能夠良好的運(yùn)行和控制程序的穩(wěn)定控制，保證了掃描過(guò)程的順利進(jìn)行。其次通過(guò)掃描實(shí)驗(yàn)完成了上下擺動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)模塊的測(cè)試，并且將掃描得到的點(diǎn)云與手動(dòng)式掃描方式掃描

4、得到的點(diǎn)云進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)整個(gè)掃描系統(tǒng)進(jìn)行了性能測(cè)試，分別對(duì)跳幀率、掃描時(shí)間以及點(diǎn)云質(zhì)量進(jìn)行掃描測(cè)試，將掃描得到的點(diǎn)云與手持式掃描方式對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本文自動(dòng)掃描系統(tǒng)的跳幀率和掃描時(shí)間大大降低，而且所得到的點(diǎn)云質(zhì)量有所改善。
　　對(duì)人體模特和真實(shí)人體進(jìn)行了掃描實(shí)驗(yàn)，利用單一變量法通過(guò)對(duì)掃描點(diǎn)云的分析得出包括掃描時(shí)間、掃描高度、掃描距離、擺動(dòng)角度以及擺動(dòng)速度在內(nèi)的最佳掃描參數(shù)。并且通過(guò)對(duì)兩組最佳掃描參數(shù)規(guī)律的總結(jié)，得出最佳掃描參數(shù)與不同掃描