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三维人体扫描仪的特点和性能解析

发布时间:2015-05-28 09:36

      三维人体扫描仪目前在较多的行业应用广泛,尤其是在纺织及服装领域,三维人体扫描仪的和技术的实现意义重大,三维人体扫描仪颠覆了传统的人体模型测量方法,直接用非接触式的方法将一个人的模型经确的扫描,为特定的人量身打造服装,三维人体扫描仪技术的革新也同时有助于3D打印技术的应用和改良。本文呢标准集团(香港)吉利彩票投注工程师给你介绍的是三维人体扫描仪的特点和性能。


  一、三维人体扫描仪的光扫描技术
  三维人体扫描的过程是通过光发生器产生的某种特殊光线,投射到被扫描物体上,然后利用传感器接收反射光线,并通过光电转换器形成所需的数字信号,再由模拟软件处理转换为空间点坐标来呈现物体的特征。因此,投射光的性质,即设备所采用的光扫描技术,就成为该类设备的决定性指标。目前,市场上主流的三维人体扫描仪所采用的光扫描技术包括以下几种。
  1、激光技术扫描
  激光技术扫描的原理,是利用激光二极管发射出条光(激光束)投射到被扫描物体表面上,投射到物体上的激光束由于物体表面形状的变化而产生变形,传感器(CCD)可以接收并记录下该变形,并转换成数字图像,放置在激光头内的传感器沿着被扫描物体的垂直方向(人体高度方向)移动,即可获得物体的完整扫描图像。
  美国的Cyberware系统是首个为服装应用而引进WB2和WB4的全身激光扫描仪。其中,WB4可以在 12 s内扫描直径 1.2 m、高 2 m的圆柱体人体,使用 4 个仪器可以准确捕捉到人体的侧面以及难以到达的部位,例如人体的腋下、脚部和腹股沟。
  德国的TecMath系统使用比较特殊的激光光头系统,摄像机位于利用衍射光学原理的激光二极管的前面,测量时间大幅缩短,仅为 2 s,同时扫描人体的前面和后面,降低了由于人体晃动等非意识活动所造成的误差。
  2、白光技术扫描
  白光三维扫描技术是一种采用结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的三维非接触光学测量技术,可在数秒内对曲面进行照相扫描,曲面上的点云几乎同时被解算出来,有别于传统的逐点扫描和激光逐线扫描,最显著的特点是速度非常快,大大提高扫描效率,另外精度也比较高。
  美国的TC2是根据莫尔光投射原理捕捉变化相位方向的光栅距离以及每个位置的图像。目前,系统配置了 3 个平台,每个平台有两台照相机垂直安装,照相机被连接组成完整的图像,可捕捉人体约 95% 的面积,可扫描 1 m × 1 m × 2 m(长 × 宽 × 高)的物体,图像解析度是 12 mm,精确度 3 mm,可获得黑白图像。
  法国的Telmat在 1/25 s内获得信息资源,照相机需 30 s沿着光移动获得整个人体数据,仅需 15 s提取 70 个精确的人体尺寸,以数据点云的方式呈现扫描结果,并可与格柏的AccuMark系统或者力克系统Modaris软件等服装CAD系统联合使用。
  3、红外光技术扫描
  红外光扫描技术是借助对红外线敏感的探测器,来记录物体的红外线的辐射、反射、散射等信息,通过分析,揭示出物体的外形特征的科学技术。
  日本的Hamamatsu公司和Conusette公司是两家主要销售红外线人体扫描仪的公司。Hamamatsu公司的人体线条扫描系统使用一个类似红外线光发射半导体以获得数据扫描,探测器镜头是由球形和圆柱形镜头组成的,在定位敏感探测器上产生狭长的光线,以弥补其中一个探测器的阴影。Conusette公司的Hokuriku用于扫描女士体形,只能测量胸围、腰围和臀围尺寸,系统提供整个人体平衡检查,判断人体目前形状最适合的内衣,用计算机图解模拟未来人体变化。
  
  二、三维人体扫描仪的性能评价
  扫描方式:根据测量时与人体的关系,分为接触式和非接触式,目前市场上人体测量仪以非接触式居多。
  光头/传感器:主要包括光头/传感器的数量及数据采集方式,一般来说,光头/传感器的数量越多,所采集的数据完整性越好;同步移动采集方式,较固定采集方式好。同时,光头所采用的结构光的模式也是一个重要指标,常用的有激光、白光、红外光等。
  测量时间:分为两个阶段,一个阶段是结构光扫描完整个人体所用的时间,称为扫描时间;另一个阶段是仪器对扫描数据的处理和存储时间,称为数据存储时间。
  分辨率:以像素作为单位,像素越高,表示对被扫描物体的描述越细致,还原或解析程度越高;但是,过高的分辨率,会造成输出数据量过于庞大,影响三维人体扫描仪的数据存储速度和后续科研工作对数据的处理和利用。
  测量精度:多以mm作为单位,表示测量结果与真实物体在尺寸上的差异。三维人体扫描仪在工作过程中,由于人体的呼吸、晃动等无意识动作,必然会造成测量误差。


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