[发明专利]光源方向标定及人体信息三维采集方法与装置

权利要求书

1.一种光源方向标定装置，包括：

镜面反射球，其半径r已知；

光源，用于从侧面照射所述镜面反射球；

摄像单元，位于所述镜面反射球正前方，用于捕获所述镜面反射球的最大截面轮廓，以及所述光源在所述镜面反射球上的光斑；

计算单元，与所述摄像单元连接，用于计算所述光源方向。

2.使用权利要求1所述的标定装置进行光源方向标定的方法，包括：

S101以摄像单元为原点o，建立像素坐标系，并依据摄像单元的焦距f确定摄像单元在像素坐标系上的像平面；

S102摄像单元捕获镜面反射球上镜面反射点s在像平面上的像点s’的坐标；

S103计算单元通过椭圆拟合，获得镜面反射球心c在像平面上的像点c’坐标；

S104根据公式计算镜面反射球心c的坐标；

S105依据镜面反射球心c的坐标和镜面反射球半径r，计算球面方程；

S106计算os’与球面方程的交点坐标，为镜面反射点s的坐标；

S107依据镜面反射球心c和镜面反射点s的坐标确定法向量n；

S108依据镜面反射球半径r和法向量n，通过式I＝2(n·r)n-r，计算得到光源方向1。

3.一种人体信息三维采集装置，包括：

采集室；

位于所述采集室下方的摆放孔，用于将待采集人体信息面向上摆放；

位于所述采集室上方的灯杯，包括至少三个沿外周均匀布置的灯，所述灯的中心照亮点位于所述摆放孔；

置于所述灯杯上方的摄像单元，用于采集人体信息的图像；

I/O控制板，连接到所述灯杯和所述摄像单元，用于控制所述灯的亮灭，并同步控制所述摄像单元采集图像；

数据处理终端，连接到所述摄像单元，用于处理所述摄像单元采集的图像，并计算人体信息三维模型；

半径已知的镜面反射球，用于在首次使用前，标定灯的光源方向。

4.根据权利要求3所述的采集装置，其中，所述人体信息包括指纹、掌纹、面部信息。

5.根据权利要求3所述的采集装置，其中，所述采集室包括外壳，用于屏蔽外界光干扰。

6.根据权利要求3所述的采集装置，其中，所述数据处理终端为个人电脑或嵌入式单元。

7.根据权利要求3所述的采集装置，其中，所述数据处理终端还可包括存储单元和/或输出单元。

8.根据权利要求3所述的采集装置，其中，所述摄像单元为摄像头或相机。

9.根据权利要求3所述的采集装置，其中，所述灯为LED灯、红外LED灯、紫外LED灯、光纤、白炽灯。

10.使用权利要求3所述的采集装置进行人体信息三维采集的方法，包括：

S201标定摄像单元内参数，以获得摄像单元的焦距、中心点坐标；

S202根据权利要求1的方法，标定每个LED灯的光源方向1；

S203通过亮度补偿，矫正近光源光照场，确定近光源光照场中每个点的矫正系数；

S204使用摄像单元，拍摄每个LED灯照射下待采集部位皮肤的图像，并根据步骤S203的矫正系数，确定图像中每个像素点矫正后的亮度I；

S205利用步骤S204中拍摄的图像，采用朗伯反射模型设定反射率ρ，建立待采集部位皮肤的三维模型，并根据式I＝ρN·1，估算图像中每个像素点的三维法向N，以得到三维法向场；

S206通过法向场积分法，获得待采集部位皮肤的三维模型。