1.本实用新型涉及图像数据采集领域，特别是涉及一种三维重建数据采集系统。


背景技术：

2.随着影视传媒、文化互娱行业的不断发展，相关产业对于三维采集重建系统应用的需求不断提升，以及诸如影视娱乐、文化传播、文物保护、智慧城市的广泛应用，由多相机阵列、光源和各种存储设备以及相关控制设备组成的三维采集重建系统发挥了尤为重要的作用。可以十分高效地采集、处理并生成毛孔级别的人脸3d模型，
3.一般来说，运用三维建模技术可以有效地提取物体点云、深度图等几何信息，但仅仅只有几何信息是无法在视觉上逼真地重建出三维物体的。各个物体的表面在不同的光照环境下会呈现不同的反射效果，而即使对于某一个物体表面，在不同的光照环境下也会呈现出不同种类的光照反射效果，例如高光、半透明以及漫反射等效果。人眼在观察到光照反射效果与现实场景不符合时，会很明显地感受到异常，因而模拟出与真实物体表面一致地反射效果，可以极大地提升计算机渲染的逼真效果。
4.相关研究者们已经建立了一系列光场三维重建数据采集的理论，并在光场采集技术的发展过程中出现了多种设计方案，光场采集技术目前受到广泛关注和研究的主要有三种设计思路：(1)基于微透镜阵列(microlens array)的光场采集；(2)基于相机阵列(camera array) 的光场采集；(3)基于编码掩膜(coded mask)的光场采集。但基于这些理论所搭建的三维重建数据采集一般可维护性以及稳定性低，性能较差，并且具有不易调节以及精准性差的问题，因此难以满足行业需求。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种三维重建数据采集系统，用于解决现有技术中所搭建的三维重建数据采集一般可维护性以及稳定性低，性能较差，并且具有不易调节、精准性差进而难以满足行业需求等问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种三维重建数据采集系统，包括：穹顶打光设备，包括：内部中空的穹顶球体框架结构以及布设于所述穹顶球体框架结构上的多个打光光源，以形成一或多种穹顶光场；至少一相机，用于采集对应各穹顶光场的三维重建图像数据；相机触发控制装置，连接各相机，用于生成并向各相机发送用于控制各相机按照用户自定义的相机触发模式进行触发的相机触发信号。
7.于本实用新型的一实施例中，所述相机触发控制装置包括：触发模式输入模块，用于在操控界面输入用户自定义的相机触发模式；触发控制模块，连接所述触发模式输入模块，用于生成对应于所述触发模式的触发信号；相机触发模块，连接所述触发控制模块，用于接收所述触发信号，并生成用于令相机按用户自定义的相机触发模式触发的相机触发信号。
8.于本实用新型的一实施例中，所述触发模式输入模块包括：触摸输入单元、语音输
入单元、按键输入单元、文字输入单元、动作感应输入单元中的一种或多种。
9.于本实用新型的一实施例中，所述穹顶球体框架结构包括：推拉门、设于所述穹顶球体框架结构内部的承载台以及用于分别安装各打光光源的多个安装部中的一种或多种。
10.于本实用新型的一实施例中，所述承载台包括：高度调节装置和/或位置移动装置。
11.于本实用新型的一实施例中，所述三维重建数据采集系统还包括：打光光源控制装置，连接所述各打光光源，用于生成用于切换各打光光源的灯光状态的灯光控制信号，以获得不同的穹顶光场。
12.于本实用新型的一实施例中，所述工作台包括：一或多个中通的夹具固定部，用于固定所述夹具装置。
13.于本实用新型的一实施例中，所述相机为多个，且各相机构成一或多个相机阵列。
14.于本实用新型的一实施例中，所述承载台包括：座椅；其中，所述座椅包括：坐垫部以及与所述坐垫部刚性连接的靠背部。
15.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种穹顶打光设备，包括：内部中空的穹顶球体框架结构，包括：推拉门、设于所述穹顶球体框架结构内部的座椅以及用于分别安装各打光光源的多个安装件；多个打光光源，通过各安装件分别安装于所述穹顶球体框架结构上，以形成一或多种穹顶光场。
16.如上所述，本实用新型的三维重建数据采集系统，具有以下有益效果：本实用新型通过穹顶打光设备形成穹顶光场，并通过相机触发控制装置控制各相机按照用户自定义的相机触发模式进行触发，以采集对应各穹顶光场的三维重建图像数据。本实用新型实现了精度高、便于操控、可拓展性强的应用效果，可以较好地解决了现有技术所存在的问题。
附图说明
17.图1显示为本实用新型一实施例中三维重建数据采集系统的结构示意图。
18.图2显示为本实用新型一实施例中相机触发控制装置的结构示意图。
19.图3显示为本实用新型一实施例中穹顶打光设备的结构示意图。
具体实施方式
20.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本实用新型的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本实用新型的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本实用新型的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本实用新型。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、
““
下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所
示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
22.在通篇说明书中，当说某部分与另一部分“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部分“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素，排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。
23.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
24.本实用新型提供一种三维重建数据采集系统，通过穹顶打光设备形成穹顶光场，并通过相机触发控制装置控制各相机按照用户自定义的相机触发模式进行触发，以采集对应各穹顶光场的三维重建图像数据。本实用新型实现了精度高、便于操控、可拓展性强的应用效果，可以较好地解决了现有技术所存在的问题。
25.下面以附图1为参考，针对本实用新型得实施例进行详细说明，以便本实用新型所述技术领域的技术人员能够容易地实施。本实用新型可以以多种不同形态体现，并不限于此处说明的实施例。
26.如图1所示，展示一实施例中三维重建数据采集系统的结构示意图，所述系统包括：
27.穹顶打光设备11，包括：内部中空的穹顶球体框架结构111以及布设于所述穹顶球体框架结构上的多个打光光源112，当所述打光光源112开启时形成一或多种穹顶光场；所述穹顶打光设备11用于对处于穹顶球体框架结构内部的打光对象进行打光。
28.至少一相机12，布设于所述穹顶打光设备11周围范围，以采集对应各穹顶光场的三维重建图像数据；所述周围范围的大小取决于所述相机可拍摄到所述穹顶打光设备11所打光的打光对象的范围。需要注意的是，针对拍摄打光对象的不同部位以及角度图像，各所述相机 12可安装于不同位置。
29.相机触发控制装置13，连接各相机12，用于生成相机触发信号，并发送给各相机12，以控制各相机按照用户自定义的相机触发模式进行触发，以对当前穹顶光场打光下的打光对象进行三维重建图像数据。
30.可选的，所述穹顶球体框架结构111由多个不锈钢钢管或铝管构成，且其内部具有一中空空间，以容纳打光对象；举例来说，为25不锈钢方管。所述不锈钢钢管或铝管上可以喷涂相同或不同颜色的烤漆，此可分辨穹顶球体框架结构上的不同位置。
31.可选的，所述穹顶球体框架结构111包括：推拉门、设于所述穹顶球体框架结构内部的承载台以及用于分别安装各打光光源的多个安装部中的一种或多种。
32.具体的，所述推拉门设于所述穹顶球体框架结构上，用户可根据打开推拉门进入或走出所述穹顶球体框架结构的中空空间。需要说明的是，本实用新型不仅限于包括推拉门，还包括可进入或走出所述穹顶球体框架结构的中空空间任意结构，例如升降门等。
33.所述承载台，设于所述穹顶球体框架结构111内部的中空空间，用于承载打光对象。
34.所述多个安装部，设于所述所述穹顶球体框架结构111上，用于安装所述各打光光源112；所述打光光源112的安装方式包括但不仅限于螺栓连接、销连接、键连接、铆接、焊接以及胶接等安装方式。所述安装部包括单不仅限于用于螺栓连接、销连接、键连接、铆接、焊接以及胶接的安装件。
35.可选的，所述推拉门可以为横向推拉门，且在拉上时与所述穹顶球体框架结构为形成一完整的球体结构，在推拉时可避免碰撞所述穹顶球体框架结构的内部空间的打光对象，更安全并且节约空间。
36.可选的，所述推拉门为包括：用于控制所述推拉门开关的控制开关。优选的，所述推拉门开关包括：包括：包括感应传感器的自动感应开关。
37.可选的，所述承载台包括：用于调节承载台高度的高度调节装置和/或用于移动承载台位置的位置移动装置。
38.可选的，所述承载台包括：座椅；其中，所述座椅包括：坐垫部以及与所述坐垫部刚性连接的靠背部。
39.可选的，多个打光光源112布设于所述穹顶球体框架结构上；优选的，所述打光光源112 均匀分布于穹顶球体框架结构111上，以保证打光均匀。
40.需要注意的是，所述多个打光光源112可向任一方向布设于所述穹顶球体框架结构111 上，在本技术中对此不作限定；优选的，所述多个打光光源112面向球体中空空间方向布设于所述穹顶球体框架结构上。
41.可选的，所述打光光源112为彩色光源，可通过彩色光源模拟环境光，实现人像实时 relighting。
42.可选的，所述打光光源112为led灯，优选的，所述led灯为发散白色光或彩色光的 led灯。需要注意的是，所述打光光源112的具体个数根据具体需求而定，在本技术中对此不作限定。若采用的打光光源112个数多，即采用大量光源同时进行打光，减少了数据采集时间，大大提高了采集效率。
43.可选的，所述相机12采用高速相机，优选的，使用4000帧速率的高速相机，可在在短时间内采集大量数据，并且使得该系统能够采集高帧率的三维重建图像数据，为后期数据处理提供了充足的保障。
44.可选的，所述相机12为多个，且各相机12可构成一或多个相机阵列。
45.可选的，所述三维重建数据采集系统还包括：打光光源控制装置，连接所述各打光光源 112，用于生成用于切换各打光光源112的灯光状态的灯光控制信号并向各打光光源112发送，以获得不同的穹顶光场。
46.下文，将结合多个说明书附图，来对三维重建数据采集系统的具体实现方式做进一步的说明。
47.如图2所示，展示了一实施例中相机触发控制装置的结构图。
48.所述相机触发控制装置包括：
49.触发模式输入模块21，用于在操控界面输入用户自定义的相机触发模式；触发控制模块 22，连接所述触发模式输入模块21，用于接收所述用户自定义的相机触发模式并生
成对应的触发信号；相机触发模块23，连接所述触发控制模块22，用于接收所述触发信号，并生成用于令相机按用户自定义的相机触发模式触发的相机触发信号。
50.需说明的是，应理解图2系统实施例中的各模块划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以硬件的形式实现；例如各模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统 (system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。
51.可选的，所述触发模式输入模块21根据触发模式的输入方式的不同，可包括：对应用户触摸输入的触摸输入单元、对应用户语音输入的语音输入单元、对应用户按键输入的按键输入单元、对应用户文字输入的文字输入单元、对应用户动作输入的动作感应输入单元中的一种或多种。
52.可选的，所述用户自定义的相机触发模式包括：内触发模式与外触发模式。其中，内触发模式可包含连续采集、单帧采集两种形式；外触发模式可包含软件触发、硬件外触发方式。
53.可选的，若所述相机为多个且各相机构成一或多个相机阵列，触发模式输入模块21，用于在操控界面输入用户自定义的对应所述相机阵列的触发模式；触发控制模块22，连接所述触发模式输入模块21，用于接收所述用户自定义的相机触发模式并生成对应相机阵列的触发信号；相机触发模块23，连接所述触发控制模块22，用于接收所述触发信号，并生成用于令相机阵列按用户自定义的相机触发模式触发的相机触发信号。
54.与上述实施例相似的是，如图3所示，展示了一实施例中穹顶打光设备的结构图。
55.内部中空的穹顶球体框架结构31，包括：设于所述穹顶球体框架结构31上推拉门311、设于所述穹顶球体框架结构31内部的座椅312以及用于分别安装各打光光源的多个安装件 313；所述安装部包括单不仅限于用于螺栓连接、销连接、键连接、铆接、焊接以及胶接的安装件。多个打光光源，通过各安装件313分别安装于所述穹顶球体框架结构31上，以形成一或多种穹顶光场。
56.由于所述内部中空的穹顶球体框架结构31以及多个打光光源的实现原理以及连接方式在上述内容中已经描述，因此不作赘述。
57.为了更好的解释所述三维重建数据采集系统，提供以下具体实施例。
58.实施例1：一种三维采集重建平台系统。
59.所述系统包括：
60.穹顶打光设备，包括：中空的尺寸直径为2.5米的穹顶球体框架结构以及布设于所述穹顶球体框架结构上的684个彩色打光光源，以形成一或多种穹顶光场；其中，所述穹顶球体框架结构包括：推拉门、设于所述穹顶球体框架结构内部的座位以及支架；所述穹顶球体框架结构的主体由25个喷涂烤漆的不锈钢钢管构成；
61.6个4000帧速率的高速相机；
62.相机触发控制装置，连接各高速相机，包括：界面操控单元，用于用户自定义相机的触发方式；触发器控制单元，连接所述界面操控单元，用于生成并发送对应操控者自定义模式的触发信号；相机触发单元，连接所述触发器控制单元，用于接收相机触发信号并生成并向各相机发送用于控制各相机按照用户自定义的相机触发模式进行触发的相机触发信号。
63.对于本实施例中的三维采集重建平台系统具体使用步骤包括：
64.(1)将推拉门打开，打光对象进入穹顶球体框架结构；(2)将打光对象置于三维采集重建系统的球体装置中央，背靠座位、头倚支架固定；(3)将推拉门关闭；(4)在外通过相机触发控制装置对相机以及光源进行控制。
65.综上所述，本实用新型三维重建数据采集系统，通过穹顶打光设备形成穹顶光场，并通过相机触发控制装置控制各相机按照用户自定义的相机触发模式进行触发，以采集对应各穹顶光场的三维重建图像数据。本实用新型实现了精度高、便于操控、可拓展性强的应用效果，可以较好地解决了现有技术所存在的问题。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
66.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。