[发明专利]一种基于近红外光投影的高精度三维人脸测量方法

说明书

本发明公开了一种基于近红外光投影的高精度三维人脸测量方法。本发明首先使用三步相移法，获取条纹图像中的包裹相位信息，提出使用红外投影模块来代替数字投影仪投射相移条纹，以黑白相机加装滤光片替代专业红外相机，然后使用多频时间相位展开方法用于鲁棒地恢复绝对相位，从而实现了高精度的三维数据采集。在真实人脸上的实验表明，本发明相比于传统方法能够以较低的成本和较高的精度采集三维人脸数据。

技术领域

本发明涉及三维成像技术领域，特别是一种基于近红外光投影的高精度三维人脸测量方法。

背景技术

条纹投影技术是最流行的光学非接触式三维形状测量技术之一，被应用于多个领域，例如机械工程，工业监控，医学影像，计算机视觉，教育，生物医学和虚拟/增强现实等等(Gorthi, S. S. and Rastogi, P., “Fringe projection techniques: Whither weare”, Optics and Lasers in Engineering 48(2), 133-140 (2010).)。其中，由于三维人脸识别较传统二维人脸识别克服了姿态、表情和光照变化对人脸识别的影响，因此具有广阔的应用前景(Taskiran, M., Kahraman, N., and Erdem, C. E., “Facerecognition: Past, present and future (a review)” Digital Signal Processing106, 102809 (2020).)。

利用条纹投影实现高精度三维人脸测量，首先需要选择红外或近红外波段的光源，由于它超出了可见光的范围，所以不被肉眼察觉，可以最大限度地减少对人眼的干扰，避免采集过程中的不适(Guo, K., Wu, S., and Xu, Y., “Face recognition usingboth visible light image and near-infrared image and a deep network,” CAAITransactions on Intelligence Technology 2(1), 39-47 (2017).)。然后，投影图案时的速度应该尽可能快，以尽量降低人体运动的干扰(Yang, C., Zhou, H., Sun, S., Liu,R., Zhao, J., and Ma, J., “Good match exploration for infrared facerecognition,” Infrared Physics Technology 67, 111-115 (2014).)。最后，为了提高其市场应用范围，需要控制投影系统的硬件成本。例如，微软Kinect、英特尔RealSense和苹果iPhone X的三维测量技术的成功应用即推动了有关应用程序的开发，同时也推动了对更好的三维人脸成像技术的需求(Zhang, Z., “Review of single-shot 3d shapemeasurement by phase calculation-based fringe projection techniques, Opticsand Lasers in Engineering 50(8), 1097-1106 (2012). )。