一种三维人脸重建方法及系统技术方案

本发明专利技术适用于图像处理技术领域，提供了一种三维人脸重建方法及系统，包括：在被测人脸左右两侧分别设置相同配置的三维成像单元；对所述三维成像单元进行双目标定，根据双目标定的结果建立所述三维成像单元采集的三维点云坐标与对应的相位之间的多项式关系，并确定两个所述三维成像单元采集的三维点云坐标之间的变换关系；通过所述三维成像单元采集所述被测人脸左右两侧的图像序列，得到所述图像序列的绝对相位；利用所述多项式关系，将所述图像序列的绝对相位映射为三维点云坐标；根据所述变换关系，将所述三维成像单元的三维点云坐标统一至全局坐标系中。本发明专利技术实现了人脸的快速三维重建，提高了人脸三维重建的处理效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于计算机图形
，尤其涉及一种三维人脸重建方法及系统。
技术介绍
随着计算机图形技术的发展，三维人脸建模成为计算机图形学领域的一个研究热点。三维人脸建模逐渐被推广应用至虚拟现实、影视制作、医疗整形、人脸识别、游戏娱乐等诸多领域，具有很强的应用价值。在三维人脸建模过程中，光学三维成像技术因其具有非侵犯性、数据采集速度快、测量精度高等优点，被技术人员所广泛采用，其中，基于条纹投影的三维成像技术已经获得了基本成熟的应用，然而，该方法的数据测量速度低，导致三维人脸建模的效率受到影响。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种三维人脸重建方法及装置，旨在解决目前基于条纹投影的三维成像技术数据测量速度低，导致三维人脸建模的效率受到影响的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种三维人脸重建方法，包括：在被测人脸左右两侧分别设置相同配置的三维成像单元；对所述三维成像单元进行双目标定，根据双目标定的结果建立所述三维成像单元采集的三维点云坐标与对应的相位之间的多项式关系，并确定两个所述三维成像单元采集的三维点云坐标之间的变换关系；通过所述三维成像单元采集所述被测人脸左右两侧的图像序列，得到所述图像序列的绝对相位；利用所述多项式关系，将所述图像序列的绝对相位映射为三维点云坐标；根据所述变换关系，将所述三维成像单元的三维点云坐标统一至全局坐标系中，完成所述被测人脸的三维重建。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种三维人脸重建系统，包括：设置单元，用于在被测人脸左右两侧分别设置相同配置的三维成像单元；标定单元，用于对所述三维成像单元进行双目标定，根据双目标定的结果建立所述三维成像单元采集的三维点云坐标与对应的相位之间的多项式关系，并确定两个所述三维成像单元采集的三维点云坐标之间的变换关系；采集单元，用于通过所述三维成像单元采集所述被测人脸左右两侧的图像序列，得到所述图像序列的绝对相位；映射单元，用于利用所述多项式关系，将所述图像序列的绝对相位映射为三维点云坐标；重建单元，用于根据所述变换关系，将所述三维成像单元的三维点云坐标统一至全局坐标系中，完成所述被测人脸的三维重建。在本专利技术实施例中，在对人脸进行三维重建的过程中，可以避免依据共轭极线和相位值对对应点进行查找的过程，实现人脸的快速三维重建，同时，通过标定左右两个三维成像单元之间的变换关系，实现了左右两侧三维数据的自动匹配，提高了人脸三维重建的处理效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的三维人脸重建方法的实现流程图；图2是本专利技术实施例提供的三维成像单元设置示意图；图3是本专利技术实施例提供的三维人脸重建方法S102的具体实现流程图；图4是本专利技术实施例提供的三维人脸重建方法S102的原理示意图；图5是本专利技术实施例提供的三维人脸重建方法处理流程示意图；图6是本专利技术实施例提供的的三维人脸重建系统的结构框图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透切理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1示出了本专利技术实施例提供的三维人脸重建方法的实现流程，详述如下：在S101中，在被测人脸左右两侧分别设置相同配置的三维成像单元。在本实施例中，如图2所示，在被测人脸的左右两侧均布设相同配置的三维成像单元，用于分别获取被测人脸左右两侧的三维点云数据。具体地，每个三维成像单元由一个投影仪和一个工业相机构成，其中，将投影仪视为反向相机，而相机通过GigE端口与计算机连接，将采集得到的图像传输至计算机中处理。示例性地，每个三维成像单元中，投影仪与相机光轴之间的角度约为30度。在本专利技术实施例中，为了实现图像序列的同步采集，通过设置如图2所示的投影采集控制单元，来同步控制投影仪的图像投射动作及相机的图像采集动作。在S102中，对所述三维成像单元进行双目标定，根据双目标定的结果建立所述三维成像单元采集的三维点云坐标与对应的相位之间的多项式关系，并确定两个所述三维成像单元采集的三维点云坐标之间的变换关系。由于布设在被测人脸左右两侧的三维成像单元的配置相同，因此，对于这两个处于不同位置的三维成像单元来说，在双目标定过程中有着相同的标定方式，且根据双目标定的结果，可以确定这两个三维成像单元采集的三维点云坐标之间的变换关系。在S102中，将表面印有已知三维坐标的基准点的平面标靶摆放在不同方位，控制两个三维成像单元依次对标靶进行均匀光照明，以及投射相移和格雷码结构光，并同时控制相机采集每个方位下的均匀光照和变形结构光图像，在此基础上，再对每个三维成像单元拟合三维点云数据坐标与相位之间的多项式关系。具体地，如图3所示：在S301中，基于预设的双目成像模型，确定所述相机的相机位置与所述投影仪的投影芯片位置的点对应关系及每个所述三维成像单元的系统参数。根据文献“基于互补型光栅编码的相位展开，孙学真，邹小平，光学学报，第28卷，第10期”中提供的双目标定方法，将图2所示的每个三维成像单元中的投影仪看成反向相机，有以下双目成像模型： X c = R c X w + t c s c m ~ c = K c X ~ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维人脸重建方法，其特征在于，包括：在被测人脸左右两侧分别设置相同配置的三维成像单元；对所述三维成像单元进行双目标定，根据双目标定的结果建立所述三维成像单元采集的三维点云坐标与对应的相位之间的多项式关系，并确定两个所述三维成像单元采集的三维点云坐标之间的变换关系；通过所述三维成像单元采集所述被测人脸左右两侧的图像序列，得到所述图像序列的绝对相位；利用所述多项式关系，将所述图像序列的绝对相位映射为三维点云坐标；根据所述变换关系，将所述三维成像单元的三维点云坐标统一至全局坐标系中，完成所述被测人脸的三维重建。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三维人脸重建方法，其特征在于，包括：在被测人脸左右两侧分别设置相同配置的三维成像单元；对所述三维成像单元进行双目标定，根据双目标定的结果建立所述三维成像单元采集的三维点云坐标与对应的相位之间的多项式关系，并确定两个所述三维成像单元采集的三维点云坐标之间的变换关系；通过所述三维成像单元采集所述被测人脸左右两侧的图像序列，得到所述图像序列的绝对相位；利用所述多项式关系，将所述图像序列的绝对相位映射为三维点云坐标；根据所述变换关系，将所述三维成像单元的三维点云坐标统一至全局坐标系中，完成所述被测人脸的三维重建。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在被测人脸左右两侧分别设置相同配置的三维成像单元包括：为每个所述三维成像单元配置一个投影仪和一个相机，且将所述投影仪用做反向的所述相机；设置投影采集控制单元，用于同步控制所述投影仪的图像投射动作及所述相机的图像采集动作。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述三维成像单元进行双目标定，根据双目标定的结果建立所述三维成像单元采集的三维点云坐标与对应的相位之间的多项式关系包括：基于预设的双目成像模型，确定所述相机的相机位置与所述投影仪的投影芯片位置的点对应关系及每个所述三维成像单元的系统参数；对所述相机任意像素位置的像素点，由所述系统参数确定从光心射出并经过该像素的射线，在所述射线的测量范围内抽样N个不同的三维点云坐标；根据所述点对应关系，将所述三维点云坐标投影到所述投影芯片，得到所述三维点云坐标对应的相位，建立所述三维成像单元采集的三维点云坐标与对应的相位之间的多项式关系。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定两个所述三维成像单元采集的三维点云坐标之间的变换关系包括：确定所述变换关系为：其中，Rcl和Tcl分别为左侧三维成像单元与世界坐标系的旋转矩阵和平移矩阵，Rcr和Tcr分别为右侧三维成像单元与世界坐标系的旋转矩阵和平移矩阵，Rlr和Tlr用于分别表示两个三维成像单元之间的相互变换关系。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：利用图形处理器GPU加速计算并行处理所述图像序列中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓利，何懂，陈海龙，彭翔，徐晨，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44