Color Imaging 3D Lab
3D 彩色外貌掃描技術

3D 彩色外貌掃描技術

本技術介紹如何透過硬體架構,一鍵自動校正校正所有系統中的硬體。本技術所使用的架構為開放式硬體Arduino,搭配立體相機可以達到高精確度卻低成本的彩色3D掃描器。將3D掃描器的技術發展推升至與操作數位相機一般的簡單,只需要按一個按鈕,Pipeline中所有運算皆在本論文中詳細揭露。本硬體包含一組立體相機,一個可以產生旋轉運動的雷射線,以及一個可以承載模型與校正板的轉盤。透過轉盤承載校正板,可以自動化拍攝多個方為的校正板照片。而這些照片首先用來校正相機的白平衡,及用來校正雙相機的內部參數,以及系統的外部參數。更進一步利用這些推估出來的外部參數所產生的3D參考點,重新估算轉盤的懸軸,以及將之定義成世界座標原點。由於我們假設轉盤的重現性佳,因此於流程中並不需要再加入高風險的ICP演算法,而同樣有相當高的模型拼接完整度,例如可以掃描完整的撞球球體做為精確度驗證。在模型整合方面,我們引用了目前效率最高的Screened Poisson重建方法。此外,色彩處理方面,我亦提出全新的多視角混合著色理論,證實我們的方法比傳統Screened Poisson重建法的3D混色作法有更好的貼圖效果。同時我們也驗證了,在本系統架構下的精確度,即使採用了webCam等級(較差對比與較差動態範圍)依舊有良好的掃描精確度。

doi:10.1364/AO.384222

以下顯示照片,以及我們開發的低成本掃描器所產生的3D資料。

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