[發明專利]基于FPGA的三維人臉采集與識別硬件系統

在審

• 申請號: 202110308967.6
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113096173A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 陳俊彤;左超;陳錢;劉少剛;尹維;馮世杰;孫佳嵩;胡巖
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T7/521
• 分類號: G06T7/521;G06T1/20
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

本發明公開了一種基于FPGA的三維人臉采集與識別硬件系統，包括基于FPGA的正弦條紋投影模塊、DLP投影儀模塊、圖像采集模塊以及計算機，所述基于FPGA的正弦條紋模塊用于向DLP投影儀模塊發送包含條紋信息的HDMI視頻信號并同時向圖像采集模塊發送觸發信號，所述DLP投影儀模塊用于接收包含條紋信息的HDMI視頻信號向待測目標投影條紋圖，所述圖像采集模塊用于響應于觸發信號后采集圖像，所述計算機根據采集的圖像解碼得到三維人臉點云數據，并通過和數據庫中的三維人臉數據進行比對，得到識別結果。本發明可以實現快速投影且同步采集高質量的正弦條紋。

技術領域

本發明屬于光學測量技術領域，具體為一種基于FPGA的三維人臉采集與識別硬件系統。

背景技術

隨著現在科技的不斷發展和進步，人們的生活水平也在不斷提升，在享受科技帶來的便捷生活方式的同時，信息安全問題也逐漸引起了人們的重視。而人臉識別作為一種典型生物特征識別技術，以其自然性、高可接受性等優點廣受人們青睞。人臉識別市場上主流采用二維識別方案，由于人臉部并非平坦，所以二維人臉識別在將三維人臉信息平面化投影的過程中會存在特征信息損失。而三維人臉識別使用三維人臉立體建模方法，可最大程度保留有效信息，因此三維人臉識別算法比二維算法更合理并擁有更高精度。

但三維人臉識別這個應用背景對三維人臉數據的采集速度提出了很高的要求。要實現三維人臉數據的快速采集，本質上就是要縮短投影儀投影完所有條紋圖所需的時間，傳統方法是將投影儀作為普通計算機的一個顯示器，直接通過計算機去控制條紋投影，條紋的投影速度僅為10Hz左右，遠遠不能滿足要求。

發明內容

本發明提出了一種基于FPGA的三維人臉采集與識別硬件系統。

實現本發明的技術解決方案為：一種基于FPGA的三維人臉采集與識別硬件系統，包括：基于FPGA的正弦條紋投影模塊、DLP投影儀模塊、圖像采集模塊以及計算機，所述基于FPGA的正弦條紋模塊用于向DLP投影儀模塊發送包含條紋信息的HDMI視頻信號并同時向圖像采集模塊發送觸發信號，所述DLP投影儀模塊用于接收包含條紋信息的HDMI視頻信號向待測目標投影條紋圖，所述圖像采集模塊用于響應于觸發信號后采集圖像，所述計算機根據采集的圖像解碼得到三維人臉點云數據，并通過和數據庫中的三維人臉數據進行比對，得到識別結果。

優選地，所述基于FPGA的正弦條紋投影模塊包括AMS1117芯片、MP2359芯片、PL2303芯片和USB接口、FPGA芯片、閃存芯片以及Sil9134芯片，所述FPGA芯片通過PL2303芯片、USB接口接收一組自定義的條紋信息數據并生成對應的條紋圖，所述Sil9134芯片用于根據條紋圖產生HDMI信號，所述AMS1117系列芯片以及MP2359芯片用于供電。

優選地，所述FPGA芯片同步產生DLP投影儀模塊觸發信號以及圖像采集模塊觸發信號。

優選地，所述的自定義的條紋信息數據包括相移、頻率和方向。

優選地，所述圖像采集模塊包括2個黑白相機，所述黑白相機分辨率為960×720，最高采集速率為60幀每秒。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：本發明的正弦條紋投影模塊基于FPGA控制，由于只投影橫條紋或豎條紋，因此其每一列或行的像素值都是一樣的，所以在FPGA中只需要動態生成一列或行的條紋的像素值，投影時只需將這一列或行的像素重復投滿一幀即可，FPGA硬件系統來控制投影儀投影條紋，能實現每秒60幀的投影速度，與傳統計算機控制投影方法每秒10幀的投影速度相比，能將投影每幅條紋所需的時間縮減到了原來的六分之一，能實現快速投影條紋圖。

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的描述。

附圖說明

圖1為基于FPGA的三維人臉采集與識別硬件系統工作流程圖。

圖2為基于FPGA的三維人臉采集與識別硬件系統結構圖。