[發(fā)明專利]一種人臉三維掃描系統(tǒng)的相機(jī)自動(dòng)跟蹤方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110600274.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN113538508A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洋漢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢易維晟醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/246
• 分類號(hào): G06T7/246;G06T19/00;G06K9/00;G06K9/20;G06K9/32
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42247
• 代理人: 張杰

本發(fā)明提供了一種人臉三維掃描系統(tǒng)的相機(jī)自動(dòng)跟蹤方法，包括以下步驟：S100：?jiǎn)?dòng)對(duì)人臉的三維掃描設(shè)備；S200：三維掃描設(shè)備以一定幀率進(jìn)行人體面部的圖像的連續(xù)采集并緩存；針對(duì)采集到的每一幀圖像，執(zhí)行人臉檢測(cè)算法，該幀圖像否存在人臉時(shí)執(zhí)行步驟S300；S300：計(jì)算并判斷人臉在圖像中的位置是否符合相機(jī)掃描要求，當(dāng)人臉在圖像中位置滿足掃描要求后，表示當(dāng)前人臉處于掃描位置；如相機(jī)正在跟蹤人臉或者人臉位置不符合掃描要求，則執(zhí)行步驟S400；S400：三維掃描設(shè)備開始連續(xù)記錄當(dāng)前人臉的位置，人臉的位置穩(wěn)定時(shí)跳轉(zhuǎn)到步驟S500；S500：三維掃描設(shè)備執(zhí)行自動(dòng)跟蹤算法進(jìn)行人臉的自動(dòng)跟蹤掃描。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及面部掃描技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種人臉三維掃描系統(tǒng)的相機(jī)自動(dòng)跟蹤方法。

背景技術(shù)

逼真的三維人臉模型在醫(yī)療、電影或者游戲人物建模等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前主流的三維人臉數(shù)據(jù)采集方法主要是通過結(jié)構(gòu)光三維重建系統(tǒng)采集人臉深度數(shù)據(jù)和紋理信息，然后經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)處理最終生成三維人臉模型。結(jié)構(gòu)光三維重建系統(tǒng)的硬件主要由投影模塊和成像模塊組成，且兩個(gè)模塊結(jié)合形成3D相機(jī)，以下簡(jiǎn)稱相機(jī)。投影模塊投射規(guī)則的編碼圖案到待測(cè)物體的表面，形成漫反射，投影的圖案隨著物體表面輪廓發(fā)生變化而變化，同時(shí)采用成像模塊采集被測(cè)物體表面圖案。

根據(jù)光的直線傳播原理，光線無(wú)法到達(dá)的位置將無(wú)法進(jìn)行三維掃描，且用于三維掃描的相機(jī)鏡頭通常為定焦鏡頭，無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)變焦，因此合適的掃描位置和姿態(tài)非常重要。在人臉三維掃描系統(tǒng)中，通常需要人臉正對(duì)相機(jī)進(jìn)行掃描，為滿足此需求，可通過拍攝者手動(dòng)調(diào)整相機(jī)角度和高度或被拍攝者調(diào)整自身坐姿或座椅高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。但無(wú)論采用哪種方式，都很難做到精確調(diào)整，需要經(jīng)過多次調(diào)整和確認(rèn)，導(dǎo)致掃描的靈活性較差。三維掃描時(shí)，除了避免模型產(chǎn)生缺陷，用戶的整體形象也非常重要。對(duì)于傳統(tǒng)的人像攝影，通常是由攝影師憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)決定拍攝方位和角度，由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的差異將導(dǎo)致人像效果褒貶不一，三維掃描也是如此。如果能夠設(shè)計(jì)一些跟蹤規(guī)則，讓相機(jī)在自動(dòng)跟蹤之前，通過用戶人臉特征匹配，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化掃描，能有效提升用戶的體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種能檢測(cè)用戶臉部位置及臉部姿態(tài)、提示用戶及時(shí)調(diào)整姿態(tài)的人臉三維掃描系統(tǒng)的相機(jī)自動(dòng)跟蹤方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明提供了一種人臉三維掃描系統(tǒng)的相機(jī)自動(dòng)跟蹤方法，包括如下步驟：

S100；啟動(dòng)對(duì)人臉的三維掃描設(shè)備，該設(shè)備具有拍攝人體面部的相機(jī)；

S200：三維掃描設(shè)備以一定幀率進(jìn)行人體面部的圖像的連續(xù)采集并緩存；針對(duì)采集到的每一幀圖像，執(zhí)行人臉檢測(cè)算法，判斷該幀圖像中是否存在人臉，如果存在人臉，則執(zhí)行步驟S300；如果該幀圖像中不存在人臉，則清空已緩存的該幀圖像，三維掃描設(shè)備提示人體調(diào)整姿態(tài)并重新進(jìn)行人體面部的圖像采集并緩存；

S300：判斷人臉在圖像中的位置是否符合相機(jī)掃描要求，當(dāng)人臉在圖像中位置滿足掃描要求后，表示當(dāng)前人臉處于掃描位置；查詢相機(jī)是否正在跟蹤人臉，如相機(jī)未在跟蹤人臉，則立即開始人臉掃描；如相機(jī)正在跟蹤人臉，或者人臉位置不符合掃描要求，則執(zhí)行步驟S400；

S400：三維掃描設(shè)備開始連續(xù)記錄當(dāng)前人臉的位置，并計(jì)算若干個(gè)人臉位置的方差，當(dāng)方差小于人臉位置閾值時(shí)，說(shuō)明人臉的位置穩(wěn)定，跳轉(zhuǎn)到步驟S500；如果方差大于人臉位置閾值時(shí)，表示人臉的位置不穩(wěn)定，清空已緩存的人臉位置不符合相機(jī)掃描要求的各幀圖像，返回重新執(zhí)行步驟S200；

S500：三維掃描設(shè)備執(zhí)行自動(dòng)跟蹤算法進(jìn)行人臉的自動(dòng)跟蹤掃描，對(duì)相機(jī)的位置或者用戶姿勢(shì)的雙向調(diào)整，使得相機(jī)能夠獲得合格的人臉姿態(tài)，獲得合格的人臉姿態(tài)后，停止執(zhí)行自動(dòng)跟蹤算法，返回重新執(zhí)行步驟S200—S300，開始人臉掃描。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述人臉在圖像中的位置是否符合相機(jī)掃描要求，是指人臉位置距離相機(jī)采集的圖像橫向方向邊距不超過圖像總體寬度的1/5，且人臉位置距離圖像縱向方向邊距不超過圖像總體高度的1/5。