[发明专利]一种人脸三维面形数字化测量系统的测量方法及设备

权利要求书

1、一种人脸三维面形数字化测量系统的测量方法，其特征在于，它包括以下步骤：

用简单结构光条纹按照一定规则叠加形成一帧复合结构光条纹；

利用数字投影仪投射复合结构光条纹至目标人脸，并利用CCD摄像机采集一帧受人脸高度信息调制的变形复合条纹；

计算变形复合条纹的二维傅里叶变换，并通过二维带通滤波、逆傅里叶变换、灰度校准等技术环节，从中提取出两帧具有π相位差的变形条纹；

利用得到的相移条纹，提取出受到目标人脸面部轮廓调制的相位信息，并通过解调技术获得目标人脸的三维高度信息，实现人脸面部轮廓的数字化重建；

对三维人脸数据进行特征点分析，利用纹理映射技术还原脸部的色彩信息，使之逼近真实人脸的色彩。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的复合结构光条纹的形成方法包括：

选取两帧具有π相位差的同频正弦条纹光栅；

用两个不同频率的载频分别调制与其方向垂直的上述两幅正弦条纹，形成二帧调制后的结构光条纹；

用通用计算机将调制后的二帧结构光条纹进行编码叠加，生成一帧数字复合结构光条纹。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的两帧具有π相位差的正弦条纹光栅为：

G_n＝c+cos(2πf_φy+nπ)(1)

上式中，c为投影常量；n＝0，1为相移因子，nπ代表条纹的初始相位；y为相位变化方向，简称相位方向；f_φ为正弦光栅的基频。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的单帧复合结构光条纹为：

I(x，y)＝a+b{[c+cos(2πf_φy)]cos(2πf₁x)

+[c+cos(2πf_φy+π)]cos(2πf₂x)}                (2)

其中a和b为投影常数；x为垂直于相位方向，简称垂直方向。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的利用数字投影仪投射复合结构光条纹至目标人脸的步骤为：

通过调整通用计算机程序的相关参数选择合适的投影常数a和b，使复合结构光条纹的强度范围与投影仪的强度范围达成一致；

利用通用计算机控制数字投影仪将复合结构光条纹投射到目标人脸。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述利用CCD摄像机采集的受人脸高度信息调制的变形复合条纹为：

其中r(x，y)是物体表面非均匀反射率，表示受物体高度调制的相位信息。