[发明专利]一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法

说明书

本发明提供了一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，该方法包括：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；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；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；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；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。本发明可对人脸信息进行多角度采集，并快速精准地实现人脸三维重建。

技术领域

本发明涉及一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，属于计算机视觉领域。

背景技术

人脸包含了一个人的许多重要信息，随着计算机视觉、计算机技术等相关领域的飞速发展，三维人脸重建技术也在不断更新。人脸三维重建在军事、医疗、安防、虚拟现实、游戏娱乐等诸多方面具有重要的研究意义。传统的激光扫描或结构光扫描设备造价昂贵、扫描耗时长、设备结构复杂，不适合应用于普通场合；基于双目立体视觉的人脸三维重建研究较多，但双目视觉只是从两个不同角度进行人脸采集，三维信息不够完整，人脸三维重建效果差。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是：提供一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法，解决了传统设备及方法成本高、耗时长、三维信息不完整的不足，能够同时进行多角度人脸图像采集，实现人脸三维重建。

本发明的技术方案是：一种多目立体视觉的人脸三维重建装置及方法包括：

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。

步骤1：搭建多目立体视觉系统，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。

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,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；

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。

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，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；