[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

本發明提供了一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，該方法包括：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；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；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；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；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。本發明可對人臉信息進行多角度采集，并快速精準地實現人臉三維重建。

技術領域

本發明涉及一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，屬于計算機視覺領域。

背景技術

人臉包含了一個人的許多重要信息，隨著計算機視覺、計算機技術等相關領域的飛速發展，三維人臉重建技術也在不斷更新。人臉三維重建在軍事、醫療、安防、虛擬現實、游戲娛樂等諸多方面具有重要的研究意義。傳統的激光掃描或結構光掃描設備造價昂貴、掃描耗時長、設備結構復雜，不適合應用于普通場合；基于雙目立體視覺的人臉三維重建研究較多，但雙目視覺只是從兩個不同角度進行人臉采集，三維信息不夠完整，人臉三維重建效果差。

發明內容

針對上述問題，本發明要解決的技術問題是：提供一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法，解決了傳統設備及方法成本高、耗時長、三維信息不完整的不足，能夠同時進行多角度人臉圖像采集，實現人臉三維重建。

本發明的技術方案是：一種多目立體視覺的人臉三維重建裝置及方法包括：

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。

步驟1：搭建多目立體視覺系統，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。

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,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；

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。

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，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；