[發明專利]一種基于相位偏移掃描的三維人臉全自動建模方法

有效

• 申請號: 201210060683.0
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN102663810A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 趙沁平;高玉建;郝愛民;王莉莉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 許玉明;賈玉忠

1.一種基于相位偏移掃描的三維人臉全自動建模方法，其特征在于包括：

第一階段：三維人臉深度數據掃描階段：

(1)將一臺相機與一臺DLP投影機呈一定夾角布置在黑色幕布前方，令被掃描人員坐在設備前并調整設備位置使得投影機投射的畫面以及相機采集的畫面均能夠包含掃描人員的面部；

(2)采用一種投影機與相機聯合標定的方式，將步驟(1)中所述的高速相機與投影機進行標定，獲取其各自的內參和外參；

(3)令被掃描人員坐在設備前方，利用投影機向被掃描人員面部連續反復投射一組正弦相位偏移的結構光圖像，并利用與投影機同步的相機捕捉結構光投射在被掃描人員面部的圖像數據，所述的一組正弦相位偏移的結構光圖像為三張；

(4)利用步驟(3)中捕獲的連續三張圖像數據合成一張人臉紋理，并利用相位展開技術，通過計算三張圖像各對應像素的亮度值恢復出所有像素的相位數據，獲得展開的人臉相位圖；

(5)利用步驟(4)中獲得的人臉相位圖以及步驟(2)中標定得到的相機與投影機內參和外參，通過空間三角化技術對人臉圖像中各個像素的深度數據進行恢復，獲得人臉的深度圖像；

第二階段：基于自適應拓撲的三維人臉非剛性自動配準階段：

(6)準備一個較為平滑的標準三維人臉三角網格數據，并利用三維人臉特征點檢測技術獲取該三維人臉的24個特征點位置；

(7)利用二維人臉特征點檢測技術對步驟(4)中的人臉紋理圖像進行特征點檢測，從而可以獲得人臉深度數據中對應的特征點位置，與步驟(6)中的標準人臉特征點形成一一對應；

(8)利用非剛性配準技術對標準人臉與人臉深度數據進行配準，并對配準的結果進行局部誤差分析；

(9)對于局部誤差較大的部位，對局部網格進行進一步的細分；而對于局部誤差很小的部位，則對局部網格進行相應的化簡；

(10)重復步驟(8)與步驟(9)，直到非剛性配準的結果誤差達到指定的閾值區間，則得到非剛性配準的結果便為自動構建的三維人臉平滑三角網格模型。

2.根據權利要求1所述的三維人臉全自動建模方法，其特征在于：第一階段中所述的三維人臉深度數據掃描不僅能應用于人臉面部的掃描，而且能夠用于其他任何物體的深度數據獲取。

3.根據權利要求1所述的三維人臉全自動建模方法，其特征在于：第一階段中所述的三維人臉深度數據掃描采用的相機為高速相機，每秒拍攝120幀黑白圖像，并且系統能夠在一秒時間內掃描三十幀人臉的深度數據，對于表情不斷變化的動態人臉掃描仍然適用。

4.根據權利要求1所述的三維人臉全自動建模方法，其特征在于：第二階段中所述的基于自適應拓撲的三維人臉非剛性自動配準階段，步驟(9)中所述的網格拓撲改變包括一般的三角網格化簡/細分，還包括連續三角網格的撕裂以及斷裂三角網格的合并，能夠對掃描人臉的不同表情進行有效的配準和逼近。