第15卷第1期 2017年2月
中国工程机械学报
CHINESE JOURNAL OF CONSTRUCTION MACHINERY
三维人体扫描系统的研究及其应用
刘烈金1.2，梁晋1.2，尤威1.2，梁瑜1,2
（1.西安交通大学机械工程学院，机板制造系统工程国家重点实验室，陕西西安710049；
2.广东顺德西安交通大学研究院，广东佛山528300)
Vol.15 No.1 Feb.2017
摘要：为了快速捕获人体的三维信息，获得高质量的三维彩色点云数据，研制了XTBodyScan型三维人体扫描系统.详细阐述了系统的工作原理，并分析设计了系统的相关软、硬件方案，设计了一种主动散斑投射器，解决了扫描时间长的间题，扫描仅需0.25ms，大大降低了扫描时人体见动引起的误差.使用滚球法实现三维人体点云融合，精度可达0.5mm，与真实人体三维信息吻合，不存在模型失真间题.最后介绍了该系统的应用实例，产品中
人体模型真实，额色分明，进一步验证了系统的高效实用性关键词：人体扫描；傲斑；点云融合；滚球法
中图分类号：TN29
文献标志码：A
文章编号：16725581(2017)01-002704
Researchandapplicationfor3Dbodyscanningsystem
LIU Liejin1-2,LIANG Jin1-2, YOU Weil-2,LIANG Yu1-2
(1. State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong
University, Xi'an 710049,Shangxi,China 2. Guangdong Shunde Xi'an Jiaotong University Academy,Foshan 528300,Gungdong, China) Abstract: In order to rapidly acquire 3D body information and high-quality colored 3D body point cloud, the 3D body scanning system is first designed. Then, the principle, together with relevant software and hardware solutions, is postulated in details. Next, the speckling projection technology is applied with the scanning time of 0. 25 ms,whereas the error is significantly reduced with body shaking. By employing the ball-pivoting algorithm for 3D point-cloud fusion, the precision reaches O.5 mm without distortion. Finally, the practical examples are used for clear colored body model to further verify the system efficiency andpracticality.
Key words; body scan; speckle; point-cloud fusion; ball-pivoting method
半导体光电器件的飞速发展促进了计算机视觉技术越来越广泛的应用.而三维光学测量不仅仅是对工业零部件的测量，已经对人体测量提出了迫切的要求.三维人体扫描技术作为其新兴的代表，在体型测量、服装、医学、影视游戏、虚拟现实、激光内雕、 3D打印等行业得到领先应用.按目前国内外的研究现状，三维人体扫描仪按光源来分有激光、红外、普通白光，按扫描方式也分主动式和被动式.先进的三维人体扫描系统有德国的AnthroscanBodyscan彩色三维人体扫描仪，美国的3dMD三维立体成像系统[1-3],本文介绍的是自主研发的XTBodyScan三维人体扫描系统，摒弃了矩形光栅投影扫描方式4，采用对人体无害的普通白光，散斑投射的主动扫描方
作者简介：刘烈金（1991-），男，硕士.E-mail，729935238@qq.com 万方数据
式，1s内完成扫描，最大限度降低了人体晃动产生的误差，精度可达0.5mm.系统一次扫描获得30万个左右点云数据，接着自动化完成点云数据的三角化而重建人体模型，彩色相机采集的照片完成纹理贴图，得到三维彩色人体模型，
系统工作原理与方案设计
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1.1系统工作原理
在第一次扫描之前，需要使用高精度标定板对 XTBodyScan型三维人体扫描系统进行标定，以获得相机的内外参数(内参包括各相机的焦距、主点坐标