[发明专利]一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法

权利要求书

1.一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，其特征在于，包括：

步骤1：搭建多目立体视觉系统，以便于在同一时刻采集到多视角相机下的人脸图像；

步骤2：对采集到的图像进行预处理，包括图像灰度化和图像去噪处理；

步骤3：利用张正友标定法，使用棋盘标定板取代三维标定物，计算出相机的内外参数；

步骤4：采用图割算法进行立体匹配，通过求取能量函数最优解获取稠密视差图；

步骤5：将视差图转换成点云数据并进行Delaunay三角剖分、纹理映射，实现人脸三维重建。

2.根据权利要求1所述的一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，其特征在于，所述步骤1包括：

搭建多目立体视觉系统，所述系统由LED照明灯（1）、CMOS相机（2）、计算机（3）、圆形固定架（4）、下巴托架（5）和固定底盘（6）组成；

所述环形固定架（4）的上、下、左、右四个位置各固定一台CMOS相机（2），并由内置导线将相机相互连接，同时环形固定架（4）的环形表面装有LED照明灯（1）若干；

所述环形固定架（4）和所述下巴托架（5）被分别垂直固定在固定底盘（6）上；

所述计算机（3）与环形固定架（4）连接，以便控制四台相机在同一时刻对人脸信息进行采集，并将采集到的信息传输给计算机（3）；一种多目立体视觉的人脸三维重建装置，由LED照明灯1、CMOS相机2、计算机3、圆形固定架4、下巴托架5和固定底盘6组成；

所述环形固定架4的上、下、左、右四个位置各固定一台CMOS相机2，并由内置导线将相机相互连接，同时环形固定架4的环形表面装有LED照明灯1若干；

所述环形固定架4和所述下巴托架5被分别垂直固定在固定底盘6上；

所述计算机3与环形固定架4连接，以便控制四台相机在同一时刻对人脸信息进行采集，并将采集到的信息传输给计算机3。

3.根据权利要求1所述的一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，其特征在于，所述步骤2包括如下子步骤：

步骤2-1：根据人眼对不同色彩的敏感度，对采集到的人脸彩色图像采用权值灰度化处理；

步骤2-2：对所述步骤2-1处理后的灰度图像进行中值滤波，采用3×3大小的掩膜。

4.根据权利要求1所述的一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，其特征在于，包括：采用张正友棋盘标定法，用棋盘标定板代替三维标定物，通过相机标定，获取相机的内外参数，便于精准地确定人脸所在的空间位置；其中，

所述相机内参数为多目相机的内部结构参数；

所述相机外参数包括多目相机的旋转矩阵和平移矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，其特征在于，所述步骤3包括如下子步骤：

步骤3-1：制作棋盘标定板，采用每格边长20mm的10×12棋盘方格纸，粘贴在硬纸板上；

步骤3-2：所述多目立体视觉采集系统，从四个不同的角度，同时对标定板进行拍摄，拍摄时标定板要不停改变旋转角度与位置；

步骤3-3：检测出每幅图像中的特征点；

步骤3-4：计算出相机的内外参数与畸变系数。

6.根据权利要求1所述的一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，其特征在于，所属步骤4包括如下子步骤：

步骤4-1：建立能量函数；

图像匹配问题转化成离散标号问题，并根据该问题构建能量函数；

步骤4-2：建立网络图；

将所属步骤4-1建立的能量函数映射到图论中，并且建立网络图；

步骤4-3：生成视图差；

求解能量函数的最小值，从而生成视图差。

7.根据权利要求1所述的一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，其特征在于，所属步骤5包括如下子步骤：

步骤5-1：获取图像每个像素点的空间坐标，得到三维空间点云，并进行平滑处理；

步骤5-2：将所述步骤5-1平滑处理后的点云，进行Delaunay三角剖分，将人脸图像分割成若干个三角形；

步骤5-3：将所述步骤5-2建立的Delaunay三角网格中进行纹理映射，实现人脸三维重建。