專利名稱：現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是指一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)。主要是完成現(xiàn)場(chǎng)立體 足跡信息數(shù)字化采集、立體足跡三維比對(duì)及立體足跡雕刻還原。
背景技術(shù)：
立體足跡是在犯罪現(xiàn)場(chǎng)上遺留率最高的一類痕跡，是犯罪現(xiàn)場(chǎng)最常見(jiàn)的痕 跡物證之一。立體足跡檢驗(yàn)鑒定能夠反映案犯犯罪現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)的軌跡，以及案犯 的個(gè)體信息，因此，立體足跡可以為偵查破案工作提供線索，并且可以作為證 據(jù)揭露和證實(shí)罪犯。世界上許多國(guó)家的警察機(jī)關(guān)對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)遺留立體足跡的研 究和利用都很重視。傳統(tǒng)的立體足跡檢驗(yàn)鑒定方法主要依據(jù)立體足跡檢驗(yàn)專家和學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)以及手工操作。通常的立體足跡檢驗(yàn)鑒定步驟是a.現(xiàn)場(chǎng)提取立體足跡；b.人工 測(cè)量比對(duì)計(jì)算?，F(xiàn)場(chǎng)提取立體足跡提取主要通過(guò)石膏制模方法。石膏制模方法雖然可以較 好的反映立體足跡輪廓特性，但是在實(shí)際搡作中難度較大。石膏制模方法具有 提取時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)要求高、以及只能進(jìn)行一次性有損提取等缺點(diǎn)。石膏立體足 跡檢驗(yàn)鑒定通常只通過(guò)手工測(cè)量和經(jīng)驗(yàn)分析，因此，立體足跡檢驗(yàn)鑒定難以保 證定量化和科學(xué)化。石膏立體足跡易碎、易磨損、不易于攜帶、不易于長(zhǎng)期保 存?，F(xiàn)有技術(shù)方案中，我國(guó)立體足跡檢驗(yàn)專家、學(xué)者不滿足于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型、 手工操作式的立體足跡檢驗(yàn)手段，開(kāi)始運(yùn)用人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)、高等數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī) 技術(shù)，研究和解釋人體行走與足跡形成的機(jī)理，以及影響足跡變化的相關(guān)因素， 將步法與形象檢驗(yàn)相結(jié)合，不僅進(jìn)一步豐富了我國(guó)足跡檢驗(yàn)理論，也創(chuàng)造了許多新的檢驗(yàn)方法和手段?，F(xiàn)有技術(shù)中，足跡的二維圖像輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析， 但這類方法忽略了足跡的立體信息，因此分析準(zhǔn)確性下降。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明是一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)立 體足跡信息數(shù)字化釆集、立體足跡三維比對(duì)及立體足跡雕刻還原。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，包括光學(xué)投射器、CCD攝像頭、步進(jìn)電機(jī)、支架、計(jì)算機(jī)；光學(xué)投射器、CCD 攝像頭、步進(jìn)電機(jī)裝在支架上；光學(xué)投射器用于照射立體足跡，進(jìn)行光學(xué)編碼；CCD攝像頭用于釆集光學(xué)編碼圖像；步進(jìn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)光學(xué)投射器和CCD攝像頭步進(jìn)；計(jì)算機(jī)對(duì)CCD攝像頭光學(xué)編碼后的圖像進(jìn)行數(shù)字圖像分析，得到立體足跡 三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。所述光學(xué)投射器可以是指激光器，用于投射線結(jié)構(gòu)光。所述光學(xué)投射器可以是激光器，用于投射點(diǎn)結(jié)構(gòu)光。所述光學(xué)投射器可以是指柵光源，用于投射柵結(jié)構(gòu)光。所述CCD攝像頭共有一個(gè)或兩個(gè)，CCD攝像頭軸線與光學(xué)投射器投射方 向間夾角為0度至90度，兩個(gè)CCD攝像頭對(duì)稱放置于光學(xué)投射器兩側(cè)。所述步進(jìn)電機(jī)由計(jì)算機(jī)控制，驅(qū)動(dòng)CCD攝像頭和光學(xué)投射器作平移運(yùn)動(dòng)。所述現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括立體足跡雕刻還原裝 置，根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)雕刻還原立體足跡。所述現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括立體足跡三維比對(duì)裝 置用于立體足跡三維比對(duì)檢驗(yàn)。本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，能夠有效克服傳統(tǒng)石膏制模 方法測(cè)量不準(zhǔn)確，測(cè)量速度慢，并且不便于攜帶的缺點(diǎn)。本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)立體足跡信息數(shù)字化釆集，更科學(xué)，精度更 高，提取時(shí)不會(huì)破壞現(xiàn)場(chǎng)立體足跡，可以實(shí)現(xiàn)多次無(wú)損提取。立體足跡三維比 對(duì)為鑒定人員提供更科學(xué)，更方便的鑒定工具。立體足跡雕刻還原可以加工制 作立體足跡模型，可以選用重量輕且質(zhì)地結(jié)實(shí)耐用的材料加工還原，很容易制 作多個(gè)相同立體足跡模型，克服傳統(tǒng)石膏立體足跡唯一性、精度低等缺陷。


圖1為本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)架構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1所示為本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)立體足跡信息數(shù)字化釆集101、計(jì)算機(jī)102中立體足跡三維比對(duì)軟件裝置以及立體足跡雕刻還原裝 置103?，F(xiàn)場(chǎng)立體足跡信息數(shù)字化采集101用于采集現(xiàn)場(chǎng)立體足跡104信息，包括 支架105、激光器106、 CCD攝像頭108和109、步進(jìn)電機(jī)110、導(dǎo)軌lll、計(jì) 算機(jī)102。支架105包括四條腿和一個(gè)桌板。激光器106、 CCD攝像頭108和109、 步進(jìn)電機(jī)IIO、以及導(dǎo)軌111裝于支架105上。光學(xué)投射器將結(jié)構(gòu)光投射到現(xiàn)場(chǎng)足跡上。光學(xué)投射器可以釆用激光器106, 或其他光學(xué)投射器，放置位置與激光器106位置相同。本發(fā)明的光投射器以激 光器106為例，投射光模式采用線結(jié)構(gòu)光，線結(jié)構(gòu)光模式復(fù)雜度低、信息量大， 應(yīng)用最為廣泛，在實(shí)際應(yīng)用中，可以釆用其他光源投射器，以及投射點(diǎn)結(jié)構(gòu)光 或柵結(jié)構(gòu)光。激光器106投射光線垂直向下，激光器在現(xiàn)場(chǎng)足跡上投射線結(jié)構(gòu) 光形成投射光帶107。CCD攝像頭108和109裝于激光器106兩側(cè)，對(duì)稱放置，且CCD攝像頭 108和109軸線與光學(xué)投射器投射方向間夾角為0度至90度，用于采集結(jié)構(gòu)光 光學(xué)編碼圖像。由于采用了雙CCD攝像頭，可以提高減小盲區(qū)，提高測(cè)量精度。 CCD攝像頭108和109前裝有窄帶濾波片，釆集圖像首先進(jìn)行窄帶濾波，用于 提高圖像質(zhì)量，窄帶濾波片由玻璃多層鍍膜實(shí)現(xiàn)。CCD攝像頭釆集的圖像經(jīng)圖 像釆集卡112送入計(jì)算機(jī)102。計(jì)算機(jī)102利用編程語(yǔ)言對(duì)通訊控制模塊軟件編程，控制步進(jìn)電機(jī)110使 激光器106、 CCD攝像頭108和109、激光器106與CCD攝像頭108和109連 接的橫梁沿導(dǎo)軌111發(fā)生步進(jìn)位移，投射光帶107投射位置在現(xiàn)場(chǎng)立體足跡上 進(jìn)行移動(dòng)，完成激光光帶控制定位掃描，通過(guò)步進(jìn)方式，便于釆集一系列圖像， 編程語(yǔ)言如對(duì)0++8^1(161"、匯編語(yǔ)言。投射光帶107每移動(dòng)一個(gè)位移，現(xiàn)場(chǎng)立體足跡光學(xué)編碼圖像就由CCD攝像 頭108和109通過(guò)圖像采集卡傳入計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)102進(jìn)行數(shù)字圖像分析 得出三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)102的數(shù)字圖像分析包括數(shù)字圖像處理提高圖像 質(zhì)量；由于CCD攝像頭108和109之間存在角度，需要進(jìn)行雙攝像頭圖像融合； 并由光學(xué)編碼圖像計(jì)算三維信息，禾擁快速中心算法提取光帶中心，由于成像 存在空間投影畸變，經(jīng)空間校正得到三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)可在計(jì)算機(jī)102中用于立體足跡三維比對(duì)，和/或用于立體足 跡雕刻還原裝置103雕刻還原立體足跡。計(jì)算機(jī)102中立體足跡三維比對(duì)軟件裝置用于立體足跡圖像三維比對(duì)，通 過(guò)重構(gòu)空間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)立體足跡三維重構(gòu)，對(duì)立體足跡圖像進(jìn)行三維建模、光線處 理、色彩處理、，紋理映射、多級(jí)分辨率圖像顯示、紋理貼圖等搡作。可以進(jìn)行 雙視場(chǎng)比對(duì)，也可以只顯示一個(gè)視場(chǎng)。雙視場(chǎng)可以重疊后進(jìn)行輪廓線比對(duì)、等 髙線分析。立體足跡三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)根據(jù)計(jì)算數(shù)控G代碼算法，生成數(shù)控G代碼。數(shù)控 G代碼輸入立體足跡雕刻還原裝置103進(jìn)行雕刻還原，本發(fā)明的立體足跡雕刻 還原裝置是指數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床根據(jù)數(shù)控G代碼加工還原立體足跡。如圖2所示，本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)包括四個(gè)部分現(xiàn)場(chǎng)立體足跡信息效字化采集202、數(shù)字圖像分析208、立體足跡三維比對(duì)214 以及立體足跡雕刻還原217。本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)的工作流程為現(xiàn)場(chǎng)立體足跡 201經(jīng)結(jié)構(gòu)光光學(xué)編碼照明，由CCD攝像頭采集由結(jié)構(gòu)光光學(xué)編碼的現(xiàn)場(chǎng)立體 足跡圖像，經(jīng)過(guò)數(shù)字圖像分析208得到三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，立體足跡三維比對(duì)214 利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)重構(gòu)立體足跡并進(jìn)行雙視場(chǎng)三維比對(duì)，三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成數(shù) 控機(jī)床加工代碼，利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行立體足跡雕刻還原217。現(xiàn)場(chǎng)立體足跡201在刑偵領(lǐng)域是指犯罪現(xiàn)場(chǎng)留下的腳印痕跡。 現(xiàn)場(chǎng)立體足跡信息數(shù)字化采集202是指從實(shí)際場(chǎng)景中提取立體足跡的數(shù)字 圖像信息。光學(xué)投射器將結(jié)構(gòu)光投射到現(xiàn)場(chǎng)立體足跡表面，在表面形成反映現(xiàn) 場(chǎng)立體足跡表面形狀特性的點(diǎn)或線，稱為結(jié)構(gòu)光光學(xué)編碼照明203。光學(xué)投射 器可以是激光器。結(jié)構(gòu)光分為點(diǎn)結(jié)構(gòu)光模式204、線結(jié)構(gòu)光模式205以及柵結(jié) 構(gòu)光模式206。點(diǎn)結(jié)構(gòu)光模式204是指光投射到現(xiàn)場(chǎng)足跡上的圖案形狀為點(diǎn)， 線結(jié)構(gòu)光模式205是指光投射到現(xiàn)場(chǎng)足跡上的圖案形狀為一條線，柵結(jié)構(gòu)光模 式206是指光投射到被測(cè)物體上的圖案形狀為一組柵線。CCD攝像頭采集圖 像207，可以采用一個(gè)或兩個(gè)CCD攝像頭，因?yàn)閱我粩z像頭的方法存在缺點(diǎn) 且實(shí)現(xiàn)效果不佳，本實(shí)施例以采用兩個(gè)成一定角度的CCD攝像頭作為最佳實(shí) 施例。CCD攝像頭軸線與光學(xué)投射器投射方向間夾角為0度至90度，兩個(gè) CCD攝像頭對(duì)稱放置于光學(xué)投射器兩側(cè)。釆集圖像，通過(guò)對(duì)圖像疊加及處理、 可以擴(kuò)大測(cè)量范圍、縮小盲區(qū)、減少測(cè)量數(shù)據(jù)缺失、提高測(cè)量精度。CCD攝像頭采集圖像207，運(yùn)用了窄帶濾波技術(shù)，由窄帶濾波片實(shí)現(xiàn)，窄 帶濾波片裝于CCD攝像頭前，采集圖像首先進(jìn)行窄帶濾波。窄帶濾波技術(shù)根據(jù) 光的干涉原理，僅允許一定波長(zhǎng)范圍的光通過(guò)，采用玻璃多層鍍膜實(shí)現(xiàn)。CCD 攝像頭前裝有窄帶濾波片，用于降低環(huán)境光對(duì)圖像質(zhì)量的影響、提高圖像信噪 比。如果使用點(diǎn)結(jié)構(gòu)光模式204或線結(jié)構(gòu)光模式205，計(jì)算機(jī)根據(jù)精度要求，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，再采集一系列光學(xué)編碼圖像。點(diǎn)結(jié)構(gòu)光模式204采用雙軸步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)行x， y軸兩個(gè)方向的步進(jìn)掃描；線結(jié)構(gòu)光模式205釆用單軸步進(jìn)電機(jī)， 只進(jìn)行x軸方向步進(jìn)掃描；柵結(jié)構(gòu)光模式206，可以采用單軸步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行x 軸方向步進(jìn)掃描，也可以采用雙軸步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行x, y軸兩個(gè)方向步進(jìn)掃描，也 可以不采用步進(jìn)電機(jī)直接將采集結(jié)構(gòu)光光學(xué)編碼圖像，本實(shí)例如果釆用柵結(jié)構(gòu) 光模式，將使用雙軸掃描系統(tǒng)，利于提高精度。數(shù)字圖像分析208是指將CCD攝像頭采集的圖像進(jìn)行處理，得到立體足跡 三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。由CCD攝像頭采集的立體足跡光學(xué)編碼圖像在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)字圖像處 理，去除噪聲，提高圖像質(zhì)量。釆用兩個(gè)CCD攝像頭釆集足跡光學(xué)編碼圖像， 由于兩個(gè)CCD攝像頭之間存在一定角度，則需要對(duì)采集的兩幅圖像進(jìn)行圖像融 合。數(shù)字圖像處理和圖像融合后，由光學(xué)編碼圖像計(jì)算三維信息209。點(diǎn)結(jié)構(gòu) 光光學(xué)編碼圖像計(jì)算點(diǎn)中心210;線結(jié)構(gòu)光光學(xué)編碼圖像計(jì)算光帶中心211;柵 結(jié)構(gòu)光光學(xué)編碼圖像計(jì)算相位分布212。本實(shí)施例以采用線結(jié)構(gòu)光光學(xué)編碼圖 像計(jì)算光帶中心211為例。線結(jié)構(gòu)光光學(xué)編碼圖像計(jì)算光帶中心211采用快速 重心算法提取光帶中心，有效提高精度。CCD攝像頭采集的光帶圖像，像素點(diǎn) 坐標(biāo)值和亮度信息都具有重要作用。快速中心算法提取光帶中心是利用像素點(diǎn) 的亮度信息將像素點(diǎn)坐標(biāo)值加權(quán)平均，得出的加權(quán)平均值即為光帶中心值，光 帶中心值為小數(shù)，即為亞像素，提高了精度。根據(jù)光帶光強(qiáng)實(shí)際分布情況，利 用重心算法進(jìn)行多次簡(jiǎn)單循環(huán)迭代，以及足跡光學(xué)編碼圖像邊緣寬度的亞像素 定位，實(shí)現(xiàn)了快速高精度的提取亞像素級(jí)中心，有效提高了測(cè)量精度。空間校正得出三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)213,由于CCD攝像頭采集圖像系統(tǒng)的投射效 應(yīng)，成像存在空間投影畸變，因此需要空間校正，空間校正后需要利用空間標(biāo) 定技術(shù)獲得實(shí)際空間坐標(biāo)。根據(jù)投影的原理，結(jié)合標(biāo)定參數(shù)，計(jì)算CCD成像的 畸變參數(shù)，可以計(jì)算出立體足跡在實(shí)際空間的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。立體足跡三維比對(duì)214是指計(jì)算機(jī)利用立體足跡三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)三維重構(gòu)立體足跡215，利用雙視場(chǎng)三維比對(duì)216。三維重構(gòu)立體足跡215，通過(guò)重構(gòu)空間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。利用OpenGL技術(shù)實(shí)現(xiàn)三 維重構(gòu)，OpenGL是SGI公司開(kāi)發(fā)的3D圖形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用接口 ，能夠設(shè)計(jì)高性 能圖形和交互視景標(biāo)準(zhǔn)。三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)重構(gòu)立體足跡技術(shù)包括三維建模、光 線處理、色彩處理、紋理映射、多級(jí)分辨率圖像顯示、紋理貼圖等。雙視場(chǎng)三維比對(duì)216,三維重構(gòu)后的立體足跡圖像，可以雙視場(chǎng)方式進(jìn)行 比對(duì)。左視場(chǎng)為立體足跡圖像，右視場(chǎng)是實(shí)驗(yàn)樣本圖像，雙視場(chǎng)可單獨(dú)顯示， 也可同時(shí)顯示兩個(gè)視場(chǎng)，并且可以實(shí)現(xiàn)雙視場(chǎng)重疊觀察。雙視場(chǎng)比對(duì)方法包括 重壓點(diǎn)檢驗(yàn)，能準(zhǔn)確判斷足底各部位重壓點(diǎn)的位置，自動(dòng)計(jì)算并顯示重壓點(diǎn)深 度；磨損面檢驗(yàn)，輔助檢驗(yàn)重壓面位置、大小及鞋底磨損形態(tài)，以便步法特征 和磨損特征檢驗(yàn)；坐標(biāo)檢驗(yàn)，輔助確定立體足跡各類特征的位置、形狀和大小， 分析習(xí)慣痕跡特征，實(shí)現(xiàn)定量化檢驗(yàn)；網(wǎng)格檢驗(yàn)，輔助確定各類立體足跡特征， 如鞋底磨損范圍、重壓面形狀、位置及大小等；偽彩檢驗(yàn)，輔助步法特征、磨 損特征和動(dòng)力形態(tài)特征檢驗(yàn)；測(cè)量檢驗(yàn)，用于特征距離、角度、面積的測(cè)量檢 驗(yàn)，輔助刻畫(huà)犯罪嫌疑人。采用快速等高線搜索技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)立體足跡三維比對(duì)，快速等高線搜索技 術(shù)是利用等間距高密度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)矩陣，在系統(tǒng)中模擬生成一系列平面，計(jì) 算平面與三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)矩陣的交線，在像素級(jí)別上得出交匯點(diǎn)，將每個(gè)平面對(duì) 應(yīng)的各交匯點(diǎn)進(jìn)行順序連接繪制，即可繪出等高線。傳統(tǒng)方法使用插值法求等 高線，當(dāng)數(shù)據(jù)量大時(shí)，運(yùn)算速度慢。由于立體足跡三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)量較大，利用 本發(fā)明的快速等高線法可以提高等高線搜索繪制速度。等高線條數(shù)和間距可以 調(diào)節(jié)。重疊視場(chǎng)后可以進(jìn)行輪廓線比對(duì)、等高線分析。立體足跡的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)可用于立體足跡雕刻還原217。三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)生 成數(shù)控機(jī)床加工代碼218，通常指數(shù)控G代碼。數(shù)控G代碼是控制指令的有序 集合。通過(guò)解析數(shù)控G代碼輸出控制信號(hào)，控制數(shù)控機(jī)床雕刻加工，實(shí)現(xiàn)立體 足跡雕刻還原..本發(fā)明由立體足跡三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成數(shù)控G代碼，省略了傳統(tǒng) 的需要專業(yè)軟,生成數(shù)控G代碼的缺陷，提高了計(jì)算速度和精度，減少時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本。本系統(tǒng)中掃描結(jié)果的點(diǎn)云數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)點(diǎn)陣構(gòu)成的矩陣數(shù)據(jù)， 每一點(diǎn)(X, Y)都對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)量值(Z)。計(jì)算對(duì)應(yīng)刀具的三維輪廓數(shù)據(jù)，然后 計(jì)算刀具三維輪廓數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)點(diǎn)為中心處的測(cè)量結(jié)果矩陣的最近接點(diǎn)位置，利 用最接近點(diǎn)位置計(jì)算Z值，利用每個(gè)點(diǎn)的順序序列可以生成多行的加工數(shù)控G 代碼。立體足跡的雕刻還原219由數(shù)控機(jī)床完成。數(shù)控機(jī)床加工代碼數(shù)控G代碼， 用于控制數(shù)控機(jī)床加工刀頭的加工路徑。將數(shù)控G代碼輸入數(shù)控機(jī)床后，數(shù)控 機(jī)床可自動(dòng)完成對(duì)三維數(shù)據(jù)的雕刻加工。雕刻還原的三維數(shù)據(jù)直接來(lái)源于三維 點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而非計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)。數(shù)控機(jī)床能夠根據(jù)加工目標(biāo)自動(dòng)計(jì)算加工剩余量, 并自動(dòng)進(jìn)行加工精度評(píng)價(jià)。可見(jiàn)，應(yīng)用上面描述的現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)立 體足跡信息數(shù)字化釆集、立體足跡三維比對(duì)及立體足跡雕刻還原?？朔藗鹘y(tǒng) 用石膏提取足跡速度慢、易損、精度低、不易攜帶等缺點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)立體足跡信息 數(shù)字化采集能夠無(wú)損、高精度提取現(xiàn)場(chǎng)立體足跡，立體足跡三維比對(duì)裝置提供 給鑒定人員有效的立體足跡分析工具，通過(guò)數(shù)控機(jī)床快速加工還原立體足跡。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，包括光學(xué)投射器、CCD攝像頭、步進(jìn)電機(jī)、支架、計(jì)算機(jī)；光學(xué)投射器、CCD攝像頭、步進(jìn)電機(jī)裝在支架上；光學(xué)投射器用于照射立體足跡，進(jìn)行光學(xué)編碼；CCD攝像頭用于采集光學(xué)編碼圖像；步進(jìn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)光學(xué)投射器和CCD攝像頭步進(jìn)；計(jì)算機(jī)對(duì)CCD攝像頭采集的光學(xué)編碼圖像進(jìn)行數(shù)字圖像分析，得到立體足跡三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，其特征 在于，所述光學(xué)投射器可以是指激光器，用于投射線結(jié)構(gòu)光。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，其特征 在于，所述光學(xué)投射器可以是激光器，用于投射點(diǎn)結(jié)構(gòu)光。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，其特征 在于，所述光學(xué)投射器可以是指柵光源，用于投射柵結(jié)構(gòu)光。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理 系統(tǒng)，其特征在于，所述CCD攝像頭有一個(gè)或兩個(gè)，CCD攝像頭軸線與光學(xué) 投射器投射方向間夾角為0度至90度，兩個(gè)CCD攝像頭對(duì)稱放置于光學(xué)投射
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理 系統(tǒng)，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)由計(jì)算機(jī)控制，驅(qū)動(dòng)CCD攝像頭和光學(xué)投 射器作平移運(yùn)動(dòng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理 系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括立體足 跡雕刻還原裝置，根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)雕刻還原立體足跡。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理 系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括立體足跡三維比對(duì)裝置用于立體足跡三維比對(duì)檢驗(yàn)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，其特征 在于，所述現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括立體足跡雕刻還原裝 置，根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)雕刻還原立體足跡。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)，其特 征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括立體足跡雕刻還原 裝置，根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)雕刻還原立體足跡。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)。包括光學(xué)投射器、CCD攝像頭、步進(jìn)電機(jī)、支架、計(jì)算機(jī)；光學(xué)投射器、CCD攝像頭、步進(jìn)電機(jī)裝在支架上；光學(xué)投射器用于照射立體足跡，進(jìn)行光學(xué)編碼；CCD攝像頭用于采集光學(xué)編碼圖像；步進(jìn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)光學(xué)投射器和CCD攝像頭步進(jìn)；計(jì)算機(jī)對(duì)CCD攝像頭采集的光學(xué)編碼圖像進(jìn)行數(shù)字圖像分析，得到立體足跡三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)立體足跡數(shù)字化綜合處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括立體足跡三維比對(duì)裝置和立體足跡雕刻還原裝置，能夠克服了傳統(tǒng)石膏立體足跡的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)立體足跡無(wú)損提取，為鑒定人員提供更科學(xué)方便的鑒定工具，雕刻還原立體足跡。
文檔編號(hào)G06T1/00GK101268945SQ20071008724
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月22日
發(fā)明者王靖中 申請(qǐng)人:王靖中