[發明專利]一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法

在審

• 申請號: 201811265891.8
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109461206A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 劉學峰;張揚
• 申請（專利權）人: 湖北器長光電股份有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T5/00;G06T7/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，其特征在于，包括：

步驟1：搭建多目立體視覺系統，以便于在同一時刻采集到多視角相機下的人臉圖像；

步驟2：對采集到的圖像進行預處理，包括圖像灰度化和圖像去噪處理；

步驟3：利用張正友標定法，使用棋盤標定板取代三維標定物，計算出相機的內外參數；

步驟4：采用圖割算法進行立體匹配，通過求取能量函數最優解獲取稠密視差圖；

步驟5：將視差圖轉換成點云數據并進行Delaunay三角剖分、紋理映射，實現人臉三維重建。

2.根據權利要求1所述的一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，其特征在于，所述步驟1包括：

搭建多目立體視覺系統，所述系統由LED照明燈（1）、CMOS相機（2）、計算機（3）、圓形固定架（4）、下巴托架（5）和固定底盤（6）組成；

所述環形固定架（4）的上、下、左、右四個位置各固定一臺CMOS相機（2），并由內置導線將相機相互連接，同時環形固定架（4）的環形表面裝有LED照明燈（1）若干；

所述環形固定架（4）和所述下巴托架（5）被分別垂直固定在固定底盤（6）上；

所述計算機（3）與環形固定架（4）連接，以便控制四臺相機在同一時刻對人臉信息進行采集，并將采集到的信息傳輸給計算機（3）；一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置，由LED照明燈1、CMOS相機2、計算機3、圓形固定架4、下巴托架5和固定底盤6組成；

所述環形固定架4的上、下、左、右四個位置各固定一臺CMOS相機2，并由內置導線將相機相互連接，同時環形固定架4的環形表面裝有LED照明燈1若干；

所述環形固定架4和所述下巴托架5被分別垂直固定在固定底盤6上；

所述計算機3與環形固定架4連接，以便控制四臺相機在同一時刻對人臉信息進行采集，并將采集到的信息傳輸給計算機3。

3.根據權利要求1所述的一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，其特征在于，所述步驟2包括如下子步驟：

步驟2-1：根據人眼對不同色彩的敏感度，對采集到的人臉彩色圖像采用權值灰度化處理；

步驟2-2：對所述步驟2-1處理后的灰度圖像進行中值濾波，采用3×3大小的掩膜。

4.根據權利要求1所述的一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，其特征在于，包括：采用張正友棋盤標定法，用棋盤標定板代替三維標定物，通過相機標定，獲取相機的內外參數，便于精準地確定人臉所在的空間位置；其中，

所述相機內參數為多目相機的內部結構參數；

所述相機外參數包括多目相機的旋轉矩陣和平移矩陣。

5.根據權利要求4所述的一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，其特征在于，所述步驟3包括如下子步驟：

步驟3-1：制作棋盤標定板，采用每格邊長20mm的10×12棋盤方格紙，粘貼在硬紙板上；

步驟3-2：所述多目立體視覺采集系統，從四個不同的角度，同時對標定板進行拍攝，拍攝時標定板要不停改變旋轉角度與位置；

步驟3-3：檢測出每幅圖像中的特征點；

步驟3-4：計算出相機的內外參數與畸變系數。

6.根據權利要求1所述的一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，其特征在于，所屬步驟4包括如下子步驟：

步驟4-1：建立能量函數；

圖像匹配問題轉化成離散標號問題，并根據該問題構建能量函數；

步驟4-2：建立網絡圖；

將所屬步驟4-1建立的能量函數映射到圖論中，并且建立網絡圖；

步驟4-3：生成視圖差；

求解能量函數的最小值，從而生成視圖差。

7.根據權利要求1所述的一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，其特征在于，所屬步驟5包括如下子步驟：

步驟5-1：獲取圖像每個像素點的空間坐標，得到三維空間點云，并進行平滑處理；

步驟5-2：將所述步驟5-1平滑處理后的點云，進行Delaunay三角剖分，將人臉圖像分割成若干個三角形；

步驟5-3：將所述步驟5-2建立的Delaunay三角網格中進行紋理映射，實現人臉三維重建。