[發(fā)明專利]基于雙目立體視覺的四目攝像機正面人臉重建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310024137.6
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103065289A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇光大;王晶;蘇楠;任小龍;夏聰
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06K9/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種正面人臉重建方法。

背景技術(shù)

人臉識別技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，得到了廣泛應(yīng)用。目前的人臉識別算法對于正面圖像有很高的識別率，但卻不能很好的適應(yīng)姿態(tài)的變化。一系列實驗表明，當(dāng)輸入人臉姿態(tài)發(fā)生變化時，識別率急劇下降。

雙目立體視覺是機器視覺的一種重要形式，它是基于視差原理并由不少于兩幅圖像獲取物體三維幾何信息的方法。雙目立體視覺系統(tǒng)一般由雙攝像機從不同角度同時獲得被測物的兩幅數(shù)字圖像，或由單攝像機在不同時刻從不同角度獲得被測物的兩幅數(shù)字圖像，并基于視差原理恢復(fù)出物體的三維幾何信息，重建物體三維輪廓及位置。雙目立體視覺系統(tǒng)在機器視覺領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于雙目立體視覺的四目攝像機正面人臉重建方法，該方法可增強人臉識別對姿態(tài)的魯棒性，提高不同姿態(tài)人臉識別的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明提出一種基于雙目立體視覺的四目攝像機正面人臉重建方法，包括以下步驟：

1)獲取雙目攝像機的參數(shù)；

2)拍攝人臉圖像；

3)根據(jù)步驟1）得到的畸變參數(shù)R1，R2，對圖像I1和圖像J1進行校正，得到圖像I1’和圖像J1’；

4)人臉定位以及雙眼定位；

5)對人臉矩形區(qū)域進行匹配，求出深度圖；

6)根據(jù)步驟1）得到的投影矩陣M1，M2，求出人臉三維坐標(biāo)；

7)根據(jù)人眼的雙眼坐標(biāo)，求出人臉的偏轉(zhuǎn)角度θ；

8)根據(jù)步驟7）求出的人臉偏轉(zhuǎn)角度θ，對人臉進行旋轉(zhuǎn)；

9)將旋轉(zhuǎn)后的人臉三維坐標(biāo)投影到攝像機成像平面，得到正面人臉圖像；

10）對圖像I2、J2進行步驟3）-步驟9）操作，生成正面人臉圖像2；

11）將步驟9）和步驟10)所得正面人臉圖像進行融合，得到最終正面人臉圖像。

本發(fā)明方法通過一對雙目攝像機從兩個不同角度對人臉的拍攝，獲得人臉的偏左姿態(tài)和偏右姿態(tài)四幅圖像，采用雙目立體視覺的方法將不同姿態(tài)的人臉圖像恢復(fù)出高質(zhì)量的正面人臉圖像，從而提高不同姿態(tài)人臉識別的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為實現(xiàn)本發(fā)明方法的四目攝像機布置示意圖；

圖2為對待拍攝人進行人臉圖像拍攝的兩幅偏左姿態(tài)圖像I1、J1和偏右姿態(tài)圖像I2、J2；

圖3為本發(fā)明采用SGM方法進行匹配，得到初始深度圖；

圖4為本發(fā)明通過二次匹配過程，得到的一個完全匹配沒有空洞的人臉；

圖5為本發(fā)明得到的正面人臉圖像1；

圖6為本發(fā)明生成正面人臉圖像2；

圖7為將正面人臉圖像1和正面人臉圖像2拼接，得到正面人臉圖像。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一種實施方式，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提出的基于雙目立體視覺的四目攝像機正面人臉重建方法實施例，包括以下步驟：

1）獲取雙目攝像機的參數(shù)：

確定雙目攝像機的參數(shù)是本發(fā)明的預(yù)處理部分。攝像機參數(shù)包含投影矩陣M1，M2，畸變參數(shù)R1，R2（R1，R2為1*6維的向量）。如果使用的是封裝好的攝像機，攝像機參數(shù)可以從產(chǎn)品說明書中查出；如果是自己搭建的雙目攝像機，攝像機參數(shù)可以通過攝像機標(biāo)定的方法求出。

2）拍攝人臉圖像：

使用兩臺雙目攝像機1、2如圖1所示放置，同時從左右兩個角度（左右攝像機夾角通常在30-90°之間，本實施例設(shè)置為60°）對待拍攝人3進行人臉圖像拍攝，分別取得人臉的兩幅偏左姿態(tài)圖像I1、J1：和偏右姿態(tài)圖像I2、J2，如圖2所示；

3）根據(jù)步驟1）得到的畸變參數(shù)R1，R2，對圖像I1和圖像J1進行校正，得到圖像I1’和圖像J1’：由于攝像機制造和工藝等方面的原因，圖像的像點會發(fā)生畸變，在需要精確圖像匹配時，這些畸變會影響匹配的精度，因此是不容忽視的。

根據(jù)步驟1)獲得的畸變參數(shù)R1，R2，對圖像I1、J1中的每個像素點的位置(x,y)進行調(diào)整，求出每個像素點新的位置坐標(biāo)（x′,y′），如公式(1)所示，以消除圖像點的畸變；