[实用新型]一种人脸皱纹的三维测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生物医学工程领域，具体涉及一种基于立体视觉原理的人脸皱纹的三维测量装置。

背景技术

人脸皱纹在情绪表达评估、年龄评估、三维人脸识别、人体组织生理研究和虚拟现实等领域具有广泛应用。特别是对市场上众多抗皱产品性能的评估方面，对人脸皱纹进行客观、准确的三维评价具有重要的应用价值，可实现对市场上品种繁多的抗、祛皱化妆品性能的客观评价。

当前常用的皱纹检测方法及设备主要有，硅胶倒模复制表面皮肤法，激光测距法，基于二维图像灰度、纹理处理的皱纹分析法等。这些方法虽然各有效用，但仍存在较多缺陷和应用上的困难。比如硅胶倒模法要与皮肤长时间接触，制备时间长，可重复性差；激光测距法在整个检测过程需逐点扫描，耗时较长，难以确保在整个测试过程中人体的绝对位置；而基于二维图像的皱纹分析法受限于视野、光照、拍摄角度等因素，准确性与重复性尚有待提高。

发明内容

本实用新型的目的是实现一高精度的人脸皱纹的三维测量装置，以简单、快速、无损的设备测量得到人脸皱纹的三维形貌信息。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种人脸皱纹的三维测量装置，包括两台相同型号的工业CCD相机、一台数字光投影仪DLP、一台计算机以及数据传输线路和控制线路，两台CCD相机分左右固定在三角支架上，数字光投影仪DLP置于两台CCD相机中间，两台CCD相机和一台数字光投影仪DLP均通过数据传输线路和控制线路与计算机连接，将两台CCD相机和一台数字光投影仪DLP固定在底座和三脚架上，置于一无光的暗室中，被测者居于投影仪投射方向上焦距距离前后位置，使投影图像能够清晰显示于被测者面部的待测皱纹区域，被测者身后放置一张以黑色为底色的挂布

本实用新型实施时启动计算机控制程序控制投影仪DLP向被测者投射13幅不同频率的数字光栅图像，并通过左右两台CCD相机实时采集被投影后的被测者图像，完成采集后，将采集的图像输入到配套的计算机程序中，用于计算得到最终的人脸皱纹形貌数据与相关信息。

本实用新型的有益效果是：

1、主要硬件设备只包括数字光投影仪和相机，设备轻便，操作简单，易于携带和使用；

2、通过相机采集人脸信息，采集过程中仅需要投影仪投射光栅图像，不需要与人脸直接接触，属于非接触式光学测量，对人无任何影响。

3、测量人脸皱纹信息时，左右相机仅需各拍摄13张照片，实时拍摄，速度快，被测者在很短时间能保持静止，避免了因测量时间长被测者本身绝对位置变化而产生的误差；同时，由于投影仪的使用和暗室条件的限制，所得到的皱纹信息的准确度也有提高。

附图说明

图1是本实用新型整体结构的示意图；

图2是本实用新型测量装置的示意图；

图3是本实用新型各部分连接关系的示意框图。

具体实施方式

如图1，连接好计算机1与投影仪4以及计算机与相机3间的数据传输线路和控制线路2，调整被测者与投影仪的距离，使被测者居于投影仪投射方向上焦距距离前后位置。操作计算机，启动控制程序控制投影仪向被测者投射13幅不同频率的数字光栅图像，并通过左右两台相机实时采集被投影后的被测者图像。完成采集后，将采集的图像输入到配套的计算机程序中，用于计算得到最终的人脸皱纹形貌数据与相关信息。投影仪的控制程序以及人脸数据计算程序均为现有技术，非本实用新型发明创造，不再详述。

如图2，使用者可先将带有固定好底座和相机以及投影仪的三脚架支起，置于一无光的暗室中，被测者安坐于投影仪4前方，被测者身后放置一张以黑色为底色的挂布。

如图3，两台CCD相机3分左右固定在三角支架及底座5上，用来采集二维图像，三角支架需要普通相机支架即可，用来固定相机和投影仪的底座，与支架对应的底座专门设计，为长条状，多孔，用来固定相机和投影仪。数字光投影仪4(DLP)置于两台CCD相机中间，用来投射光栅图像。两台CCD相机和一台数字光投影仪DLP均通过数据传输线路和控制线路2与计算机1连接。数字光投影仪DLP用来投射计算机产生的多幅频率不同的光栅图像，并由计算机控制，保证投射的同时CCD相机工作，实时采集到含有包裹相位的人脸的二维图像，采集完成后，计算机1用来处理所采集到的图像，在三角测量原理的基础上，利用两台相机拍摄得到的多张经调制后的人脸结构光图像，在四步相移原理和多频外差原理的基础上，进行相位解调制和相位展开得到绝对相位图，在得到的左右相机对应相位图的基础上，利用两视点几何中的极线约束，完成左右相机像素点的匹配，并反求出人脸的三维坐标和皱纹形貌信息，通过计算得到人脸皱纹的三维数据，这里的数据计算根据现有计算原理实现，为现有技术，不再详述。