[发明专利]一种基于光度立体视觉成像的三维人脸识别装置及系统

说明书

本发明的目的是提供一种基于光度立体视觉成像方法的快速、高效、实时性强获取三维人脸模型的装置及三维人脸识别系统，包括光度立体视觉成像系统、基于光度立体视觉成像系统采集图像的三维人脸重建系统和三维人脸识别系统。光度立体视觉成像系统是一种支持可见光和/或近红外光条件下的光度立体视觉成像系统，包含一个或多个摄像头、一个或多个外置可控光源和基板结构；基于光度立体视觉成像系统采集图像的三维人脸重建系统是一种基于光度立体视觉成像系统采集图像的三维模型重建系统，包含人脸图像预处理单元、人脸图像对齐单元和三维人脸重建单元；三维人脸识别系统是一种基于三维人脸进行人脸识别的系统，系统包含人脸关键点定位单元、人脸局部和/或全局特征提取单元和人脸识别单元。

技术领域

本发明涉及生物识别、光学成像技术和人脸识别技术领域，尤其涉及一种基于光度立体视觉成像的三维人脸识别装置及系统。

背景技术

人脸识别技术是基于面部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。人脸识别系统主要包括人脸图像采集、人脸图像预处理、人脸图像特征提取以及人脸特征的匹配识别。随着人工智能和信息技术的飞速发展，已经有大量的人脸识别算法被提出，人脸识别技术也越来越得到了更多的关注。

然而，人脸识别作为生物特征识别技术也有其明显的弱点。比如，人脸会随着人的年龄、人的面部表情的变化而发生变化；外界条件的变化也会对人脸图像成像有极大的影响，如光照、遮挡、阴影、距离、角度等。目前的人脸识别技术主要是采用二维人脸图像进行识别，而二维人脸识别容易受到环境光的干扰，对于同一张人脸，可能由于拍照姿势、光照环境的差异，获取的人脸图像差异较大；同时基于二维图像的人脸识别也很容易受到人脸相片或视频流的攻击。

早期就有相关学者提出采用计算机视觉技术来获取三维数据的可能性。美国Cyberware公司生产的人体头部三维扫描仪采用激光发生器和摄像机获取三维模型。扫描仪采用单片机控制步进电机连续旋转，激光发生器和摄像机跟随旋转臂一同旋转，激光发生器将低强度激光扫描线投射在人脸上，摄像机获取带扫描线的人脸图像，再由工作站进行图像处理得到三维模型，但由于激光对于人眼的伤害以及系统的造价昂贵，使得三维人脸模型数据的采集和应用受到极大限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的不足和缺陷，提出了一种基于光度立体视觉成像的三维人脸识别装置及系统，包括：

光度立体视觉成像系统：该系统是一种支持可见光和/或近红外光条件下的光度立体视觉成像系统，成像系统包含一个或多个摄像头、一个或多个外置可控光源和基板结构；

基于光度立体视觉成像系统采集图像的三维人脸重建系统：该系统是一种基于光度立体视觉成像系统采集图像的三维重建系统，系统包含人脸图像预处理单元、人脸图像对齐单元和三维人脸重建单元；

三维人脸识别系统：该系统是一种基于三维人脸模型进行人脸识别的系统，系统包含三维人脸关键点定位单元、人脸局部和/或全局特征提取单元和人脸识别单元。

本发明采用光度立体视觉成像技术获取三维模型数据，具有实时性强、便捷高效以及对人体无害等特点，基于获取的三维人脸模型能够完成三维人脸关键点定位，并提取人脸局部或/和全局特征进行人脸识别，系统能够在各种光照条件下进行人脸识别，提高人脸识别性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：