[發明專利]基于結構光投影的三維全臉照相系統及其照相方法

在審

• 申請號: 201610059154.7
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105761243A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 荊海龍;薛俊鵬;范文文;潘雷雷
• 申請（專利權）人: 四川川大智勝軟件股份有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T3/40
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 熊曉果;王蕓

技術領域

本發明涉及三維測量領域，特別涉及一種基于結構光投影的三維全臉照相系統及方法。

背景技術

從數字圖像中計算物體面形三維數據是光學三維傳感領域長期研究的焦點，而有著高速、高精度和非接觸優點的光學三維測量技術一直是研究的熱點。近來，在工業測量、逆向工程、視覺導航、航空航天、影視娛樂、虛擬現實、整形美容等領域，特別在用于國家安防領域的3D人臉識別和3D打印行業受到極度的關注和研究?；谌菧y量原理的三維測量技術已有幾十年的研究，新技術方案層出不窮，應用領域不斷拓展，以此為基礎的三維面形測量產品研發進展非常迅速，已經在很多領域取得了較大的成功。

隨著信息網絡的高速發展，信息安全、公共安全已經成為關系國計民生的重大領域，生物特征識別技術近年發展迅猛，指紋識別、虹膜識別、掌紋識別、人臉識別等很多技術都已經有比較成熟的產品，特別是人臉識別技術因其適應場景廣、非接觸的特點獲得了廣泛的關注。目前成熟的人臉識別技術大多基于二維人臉識別技術，而該技術受角度、光照、年齡、表情、飾物等方面的影響導致基于二維圖像的人臉識別應用受到了極大的限制。

為了解決二維識別技術面臨的角度瓶頸，三維人臉識別就要要求有左耳到右耳的三維全臉數據。然而，目前市場上很少有針對人像的具有高精度點云、高保真紋理、數據處理自動化程度高以及拍攝時間耗時短的三維全臉數據采集方案。

發明內容

本發明的目的在于：實現左耳到右耳或右耳到左耳180度范圍的三維全臉數據采集，并進一步解決三維人臉圖像采集過程用時長，被采集者有過多的輕微運動而影響人臉圖像采集的精度，以及被采集者的用戶體驗差，對被采集者的眼睛干擾大的問題。

為了實現上述發明目的，本發明提供一種基于結構光投影的三維全臉照相系統，其包括處理單元和至少兩個測量單元，所述測量單元均與所述處理單元連接，其中，

所述測量單元包括投影組件、照相元件和同步模塊，所述同步模塊輸出結構光視頻至所述投影組件，所述投影組件將所述結構光視頻投影在被采集者的面部，而且所述同步模塊每發送一幀所述結構光視頻，同時還發送一個觸發信號至所述照相元件，使所述照相元件拍攝被采集者的人臉圖像，并且所述照相元件將拍攝的人臉圖像實時傳輸至所述處理單元；

所述測量單元依次完成對被采集者的人臉圖像的采集，并且當全部的所述測量單元采集完成后，所述處理單元根據每個所述測量單元采集的人臉圖像，以及所述測量單元中所述照相元件的標定參數和所述測量單元間的標定參數，而生成被采集者面部的三維模型。

根據一種具體的實施方式，所述觸發信號為脈沖信號，并且在所述同步模塊在發送每一幀所述結構光視頻的起始時刻，發送所述觸發信號至所述照相元件，以使所述照相元件的曝光時間涵蓋在所述投影組件投影每一幀所述結構光視頻的出光時間內。

根據一種具體的實施方式，所述處理單元分別與每個所述測量單元連接，以接收每個所述測量單元實時傳輸的人臉圖像，并控制每個所述測量單元在依次完成對被采集者的人臉圖像的采集。

根據一種具體的實施方式，所述處理單元分別與每個所述測量單元連接，并且每個所述測量單元依次連接，所述測量單元在完成對被采集者的人臉圖像的采集后，發送切換信號至下一個所述測量單元，使下一個所述測量單元開始對被采集者的人臉圖像的采集，直至全部的所述測量單元完成對被采集者的人臉圖像的采集。

根據一種具體的實施方式，所述照相元件由兩臺彩色相機構成，所述照相元件拍攝的人臉圖像為被采集者面部的彩色圖像，所述處理單元對所述彩色圖像進行處理，獲得紋理圖像和灰度圖像，并根據所述測量單元中兩臺所述彩色相機的標定參數和所述測量單元間的標定參數，而生成被采集者面部的三維模型。

根據一種具體的實施方式，所述照相元件由一臺彩色相機和兩臺黑白相機構成，所述照相元件拍攝的人臉圖像包括為被采集者面部的彩色圖像和被采集者面部的黑白圖像，所述處理單元分別對所述彩色圖像和所述黑白圖像進行處理，而獲得紋理圖像與灰度圖像，并根據所述測量單元中所述彩色相機與兩臺所述黑白相機的標定參數以及所述測量單元間的標定參數，而生成被采集者面部的三維模型。

基于同一發明構思，本發明還提供一種應用于本發明基于結構光投影的三維全臉照相系統的照相方法，其包括如下步驟，