手持式三维扫描仪原理(便携式人脸光学三维扫描仪)

Posted 2023-05-26

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手持式三维扫描仪原理(便携式人脸光学三维扫描仪)

公司简介

北京博维恒信科技发展有限公司创立于2003年，位于北京市中关村高科技产业园区，是

北京市科委认定的高新技术企业。北京博维恒信一直专注于3D CaMega光学三维扫描数字化

技术产品的研发、生产、销售及服务，是国内知名的光学三维扫描数字化领域的领导者。

北京博维恒信秉承"格物致知，止于至善，科技创新，追求卓越"的科学理念，创新研

究国际领先的光学三维数字化核心技术，已获得多项先进实用的自主知识产权。

为了满足市场广泛且日益增长的三维数字化应用需求，北京博维恒信运用其独有的技术

创新能力和对市场需求的洞察力，研发形成了丰富的以光学三维扫描数字化为技术核心的3D

CaMega光学三维扫描系统产品体系；产品功能覆盖从物件扫描到人体扫描，从三维形面扫描

到三维形面色彩扫描；从静态扫描到动态扫描；从微小视场精细扫描到中大形面扫描，从便

携通用扫描到专用自动扫描。

北京博维恒信已将3D CaMega光学三维扫描系统广泛应用于教育，科研，航空航天，医

疗，汽车，模具，影视动漫，服装，制鞋，文物保护等行业；为行业市场提供三维扫描，逆

向工程，工业（产品）设计，三维数字化检测，人机工程，量体裁衣，网上试衣，量脚制鞋，

网上选鞋，文物数字保存，网上三维展示等专业的技术支持及服务；从而在三维扫描行业建

立了良好的品牌形象。

北京博维恒信的使命是向社会提供和推广先进实用的光学三维扫描数字化产品及服务，

促进教育科技事业的发展，促进相关产业的进步升级，丰富人们的数字化娱乐及生活。

公司印迹：

■2003年，北京博维恒信科技发展有限公司创立；

■2004年，第一台 3D CaMega 光学三维扫描系统通过北京大学口腔医院验收并获好评；

■2005年，获"中关村优秀留学人员企业"称号；

■2006年，获"国家科技部中小企业创新基金"支持；

■2007年，为中国航天员训练中心提供人体三维测量系统；

■2008年，取得 ISO9001质量体系认证,全面实施 3D CaMega 系统产品品质保障体系；

■2009年，3D CaMega飞机叶片精密测量系统通过军方单位使用验收并获好评。

■2010年，全国高职教育职业技能大赛—博维恒信杯"3D测量与制造"赛项指定设备；

■2011年，成功研制具有光机电高集成度,高精度,高速度的光学三维扫描仪，全面升级3D CaMega 光

学三维扫描系统体系产品。

1. 便携式光学三维扫描仪简介

北京博维恒信研发生产的 3D CaMega 人脸三维扫描系统是将两台 CP-300微

型三维扫描仪组合在一个专用支架上，通过精确的标定，使两台扫描仪统一在同

一坐标系下，在 2 秒内完成"拍照式"扫描，并且实现数据的自动拼接，最终输

出完整的彩色三维人脸数据。

2. 技术原理

CF-300 便携式光学三维扫描系统是由光栅发生器将多组光栅条纹投影到物

体表面，不同角度的 CCD 相机同时拍摄物体表面的条纹图案，并将条纹图像输

入到计算机中，根据条纹曲率变化利用相位法和三角法等精确计算出物体表面每

一点的空间坐标（X、Y、Z）三维点云数据（Point Cloud）。

3．主要特点

◆ 照相式扫描，单次扫描时间≤2秒，能快速获取人体面部数据，避免人脸晃动产生模

型误差；

◆ 精确的标定，2台扫描仪数据自动统一在同一坐标系下，左右面部数据自动拼接。

◆ 双机组合扫描，可以拍摄到耳朵部位，保证人脸数据的完整性；

◆ 白光 LED光源，超长寿命，可连续工作十万小时以上，

◆ 白光拍照式扫描方式，对人体完全无害。

◆ 彩色数码相机，可以提取 RGB的颜色信息。

◆ 百万像素级数字转换器，单次采集数据 100万点以上，充分采集物体表面细节信息。

◆ 设备整体重量小于 10kg，方便外出携带使用。

4. 主要应用范围

医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸、面瘫修复、三维面容识别、公安刑侦、

数字化雕刻、人机工程、动漫表情设计。现已成功应用于上海大学数码学院、北大口腔医院、

西安超人、中国载人航天中心、航空医学研究所，、北京公安部等企、事业单位科研项目中。

二．应用案例

1．影视动漫

人物面部动画师影视处理中最繁琐的工作，能否得到最佳的绘制效果是影响

影视制作的一个关键因素，通过三维扫描技术获取的模型是对直接创建模型最好

3D CaMega CF-300 系列

单幅测量范围：（mm²） 420×300mm²

拍摄距离：(mm) 500mm

数据采集传感器 2 台传感器像素 800,000*2

扫描方式：非接触白光照相式面扫描

光源：白色光源，对人脸完全无害

整体测量精度 (mm) ： ≤0.1mm

平均采样点间隔：(mm) ≤0.3mm

扫描景深： ≥200mm

拼接方式：全自动拼接

单幅扫描时间：(秒) ≤2.0s

计算机借口：USB2.0×1

重量（kg）： 5kg

外形（mm）： 600*400*200

输出文件格式： ASC、XYZ、GPD（其他格式可以转换）

扫描数据实现自动拼接，无需贴标志点

2、面部修复

虚拟现实技术，医生只要运用三维人脸扫描仪获得患者的面部三维图像，从而分析出整

形部位以及相关部位的系统参数，经电脑分析、整理，能够模拟出整形部位术后的具体立体

效果图以及整体完美效果图，能够让患者从不同角度观看到术后的容貌。

3、生物识别

3D 人脸识别技术，通过人脸光学三维扫描系统迅速获取三维数据，将扫描得出的三维

数据导入专业检测软件中，快速得出检测数据，将该数据与原始数据对比，即可得出物体变

形度，从而使识别效果得到很大得提高。

三．系统主要技术参数

光源：白色光源，对人眼完全无伤害

单次扫描范围：≥420mm×300mm

整体扫描精度：≤0.1mm

扫描距离：＞500mm

*单次扫描时间：小于 2 秒

平均采样点间距：≤0.3mm

扫描景深：≥200mm

传感器像素：≥800,000×2

图像分辨率：≥1024×768

数据输出格式：ASC、XYZ、GPD、等常用格式

*扫描方式：非接触白光照相式面扫描

*拼接方式：双机联动，全自动拼接

计算机通讯接口：USB 2.0×1

光源寿命：大于 10 万小时

电源：AC220±20%V，50HZ 或 DC24V（移动电源）

工作环境：温度-10℃～50℃

设备重量：＜10Kg

1.具有时时图像浏览功能，方便对焦；

2.具备曝光调整功能，保证合适曝光，提高数据质量；

3.具备多机联动功能，实现双相机自动工作；

4.可以投条纹、投白光、投对焦线，方便观察图像位置及相机焦距；

5.与反求软件自动交互，实现三维数据拍摄。

1.三维图像可视化功能：可进行三维图像的显示和隐藏、添加纹理，对三维图像实

现任意旋转缩放、局部缩放等操作；

2.具备二维图像浏览区和三维图像浏览区，方便观察数据质量；

3.可以根据需要，任意选择生产三维数据区域，方便数据处理；

4.对两个扫描头进行数据拼接标定，实现数据全自动拼接；

5.可实现数据输出 ASC、GPD、XYZ 等格式；

6.拍摄的数据会自动保存，可防止断电数据丢失；