[發(fā)明專利]人體三維成像方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410458109.X
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104299261B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉利;何懂;彭翔;李阿蒙
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 深圳市恒申知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)44312
• 代理人: 陳健

1.一種人體三維成像方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟A，若干控制基站在接收到控制中心的采集指令后對人體進行編碼圖案投影，并同時采集從各自視角所觀察到的人體圖像信息，各控制基站再對各自的人體圖像信息進行深度計算，得到在各自局部坐標(biāo)系下的三維幾何深度數(shù)據(jù)；

其中，所述若干控制基站之間互聯(lián)，且圍繞人體布設(shè)形成一個完全覆蓋人體的測量空間，每個控制基站均包括縱向設(shè)置的兩個三維傳感器，該兩個三維傳感器分別用于從該控制基站的視角獲取人體上下兩部分的三維幾何深度數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)；

步驟B，各控制基站將三維幾何深度數(shù)據(jù)從各自的局部坐標(biāo)系下變換到全局坐標(biāo)系；

步驟C，各控制基站再對人體進行白光投影,然后采集從各自視角所觀察到的人體顏色的紋理數(shù)據(jù)，將紋理數(shù)據(jù)連同步驟B變換后的三維幾何深度數(shù)據(jù)一并發(fā)送至控制中心；

步驟D，控制中心接收各控制基站傳輸?shù)娜肿鴺?biāo)系下的三維幾何深度數(shù)據(jù)與其相對應(yīng)的表面紋理數(shù)據(jù),控制中心首先將各控制基站所采集的三維幾何深度數(shù)據(jù)進行拼接得到人體三維模型,再對所述人體整體模型去除冗余,得到融合后的人體三維模型；控制中心然后對各個控制基站所采集的所有人體顏色的相重疊部分的紋理數(shù)據(jù)加權(quán)運算，得到融合后的紋理數(shù)據(jù)；控制中心最后將融合后的人體三維模型與融合后的紋理數(shù)據(jù)進行一一對應(yīng)關(guān)聯(lián)。

2.如權(quán)利要求1所述的人體三維成像方法，其特征在于，步驟A中采集的人體圖像信息為由多步相移圖像和1幅偽隨機編碼圖像組成的圖像序列,或者為由多步相移圖像和Grey編碼圖像組成的圖像序列,或者由多步相移圖像和時間相位展開圖像組成的圖像序列。

3.如權(quán)利要求2所述的人體三維成像方法，其特征在于，每個控制基站的兩個三維傳感器所采集的上半身圖像和下半身圖像互不重疊，且可拼接成從其視角所觀察到的人體的完整圖像，定義采集上半身圖像、下半身圖像的相機分別為第一、第二相機；

步驟A通過下述方法對人體圖像信息進行深度計算得到三維幾何深度數(shù)據(jù)：

步驟A1，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的第一、第二相機的參數(shù)，對上半身圖像和下半身圖像進行極線矯正，使得上半身圖像和下半身圖像相同的縱坐標(biāo)有極線對應(yīng)關(guān)系；

步驟A2，根據(jù)4步相移算法，利用已極線矯正的相移圖計算得到第一、第二相機的折疊相位；

步驟A3，第一相機的折疊相位中像素位置p^l(i,j)的折疊相位值為w(i,j)，遍歷第二相機第j行，能在每個折疊周期內(nèi)查找到相位差最小的像素位置p^r(ir,j)，這些像素位置p^r都作為第一相機像素位置p^l的對應(yīng)候選點；

步驟A4，將第一、第二相機的偽隨機編碼圖像作為目標(biāo)圖像和待匹配圖像，考慮人體圖像上以p^l為中心的匹配窗口大小為(2w+1)×(2w+1)，該窗口內(nèi)任一像素p^l的灰度值記為p^l(u^l,u^l)，而候選選點p^r在待匹配圖像上的相應(yīng)點的灰度為p^r(u^r,u^r)，這兩窗口的歸一化互相關(guān)測度函數(shù)N_CC如下式所示：

Ncc(Il,Ir)=F(i,j,ir,j)={Σu=-w,wΣv=-ww(pl(i+u,j+v)-pl‾)*(pr(ir+u,j+v)-pr‾)}2{Σu=-w,wΣv=-ww(pl(i+u,j+v)-pl‾)}2*{Σu=-w,wΣv=-ww(pr(ir+u,j+v)-pr‾)}2]]>

其中分別為該窗口的圖像平均灰度，u、v分別為在選定的匹配窗口的坐標(biāo)，p^l(i+u,j+v)為第一相機在窗口中像素(i+u,j+v)位置的灰度值，p^r(ir+u,j+v)為第二相機在窗口中像素為(ir+u,j+v)位置的灰度值，經(jīng)過極線矯正后每個候選點有著相同的縱坐標(biāo)j，遍歷第二相機所有候選點(ir,j)與第一相機(i,j)位置的相關(guān)值都能得到一個相關(guān)測度函數(shù)值，其中只有對應(yīng)點有著較高的相關(guān)值，通過設(shè)定閾值可以在眾多候選點中得到第一、第二相機的像素級對應(yīng)點。

步驟A5，得到像素級對應(yīng)點之后，根據(jù)第一、第二相機的折疊相位值差值得到亞像素的對應(yīng)關(guān)系，然后結(jié)合預(yù)先標(biāo)定的第一、第二相機的內(nèi)參和結(jié)構(gòu)參數(shù)，重建三維幾何深度數(shù)據(jù)。