一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法技术

发明专利技术涉及一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法，该方案通过旋转3D结构光转动模组从光学反射镜中获取多张相对正脸多个角度的人脸三维图像及RGB彩色图像，其中所述光学反射镜分别对应各个角度的人脸三维图像获取位置；依据人脸三维图像及RGB彩色图像生成对应各个角度的点云图像与彩色贴图；将相对正脸角度绝对值最小的两张人脸三维图像中对应的点云图像进行合成为第一合成图像；依次将剩余角度的人脸三维图像中对应的点云图像与第一合成图像合成；根据彩色贴图对合成后的图像进行渲染得到3D人脸模型。该方法具有图像精度高，可以获得更加精确的人脸深度信息，为医美整形提供了良好的参考。了良好的参考。了良好的参考。

【技术实现步骤摘要】
一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法


[0001]本专利技术涉及一种合成3D人脸模型的方法，具体涉及一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法。

技术介绍

[0002]随着时代社会的不断进步，人们越来越关注于自己的皮肤等外貌特征，因此对自己皮肤状态的了解需求也越来越强烈。在医疗美容等领域，如护肤品推荐、肤质分析等方面，人们通常要对全脸的皮肤状况进行一定的检测分析，而后根据分析结果制定相应的策略。通过使用分析仪器来对皮肤进行检测，通过检测结果来推荐合适的护肤品，或者制定相应的护肤策略。其中皮肤检测仪是用来检测皮肤的仪器，它配上专业检测软件可以帮助消费者直观快速了解自己皮肤的健康状况，其具有界面美观、实用功能全面的多种功能，它还应该具有几大分析模块并且可以准确分析出肌肤油份、水分、色斑、毛孔、肌肤年龄，通过获取肌肤角质层下的水份的数据直接获取水份数据，数据准确率高。
[0003]但是目前的皮肤检测仪通常只有单摄像头拍摄，或者通过设备转动来拍摄人脸，前者每次只能拍摄一个角度的面部影像，如果需拍摄不同角度的面部影像，要人为的旋转头部且拍摄形成的图片基本上是二维图形，图像不能立体旋转，轮廓分析不精确，后者成本极高，价格昂贵。
[0004]综上，亟待一种能够满足消费者日益增长需求的结合光学反射成像的3D结构光全脸成像装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法包括以下步骤：S100、通过旋转3D结构光转动模组从光学反射镜中获取多张相对正脸多个角度的人脸三维图像及RGB彩色图像，其中所述光学反射镜分别对应各个角度的人脸三维图像获取位置；S200、依据人脸三维图像及RGB彩色图像生成对应各个角度的点云图像与彩色贴图。
[0007]S300、将相对正脸角度绝对值最小的两张人脸三维图像中对应的点云图像进行合成为第一合成图像；S400、依次将剩余角度的人脸三维图像中对应的点云图像与第一合成图像合成；S500、根据彩色贴图对合成后的图像进行渲染得到3D人脸模型。
[0008]工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，无需将整个设备进行转动来对用户脸部进行拍摄，因此省去了结构庞大的驱动机构，只需要简单小巧的转动机构来转动3D结构
光转动模组即可，配合多面光线反射镜即可实现在设备不转动和人脸不转动的情况下对人脸各个角度进行拍摄，克服了整机转动慢、成像时间长的缺点，显著降低了设备成本，具有结构简单、操作方便、拍摄时间短、用户体验好的优点；2、与现有技术的固定单镜头方案相比，本方法可在同样大小的设备中实现生成人脸三维图像，且采用结构光摄像头，可以获得更加精确的人脸深度信息，而单镜头方案只能够生成二维的人脸图像，因此两者具有显著的区别，本方法得到的人脸三维图像为医美整形提供了更为良好的参考，可得到二维图像无法得到的信息，功能更加全面丰富；3、与多镜头的方案相比，本方法只有一个镜头，显然成本更低，结构也更加简单。
[0009]4、其中相对正脸角度绝对值最小的两张人脸三维图像也就是最靠近人脸正面的两张人脸三维图像，其包含了人脸嘴唇、鼻子、眼睛，深度信息起伏较大，容易配准，因此将这两张图像作为配准起点，可方便定位。
[0010]进一步地，所述光学反射镜的数量为四个，分别对应相对正脸的
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15度，15度，
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45度及45度，其中合成步骤包括：S300、将
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15度和15度的两张人脸三维图像中对应的点云图像进行合成，得到第一合成图像；S400、将
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45度或45度的一张人脸三维图像中对应的点云图像与第一合成图像进行合成，得到第二合成图像；S500、将剩下的人脸三维图像中对应的点云图像与第二合成图像进行合成，得到完整人脸3D图像；S600、根据彩色贴图进行对完整人脸3D图像渲染得到3D人脸模型。
[0011]进一步地，其中图像的合成步骤包括：S410、获取3D结构光转动模组输出的点云数据；S420、依据点云数据进行预设的3D结构光转动模组位置和旋转角度的粗配准；S430、根据点云数据中重合的点进行精配准；S440、过滤重合点完成合成拼接。
[0012]通过上述步骤，可快速将两个合成图像进行拼接，形成完整的人脸3D模型，供后续渲染使用。
[0013]进一步地，渲染步骤包括：S450、对拼接后的点云数据进行三维重建，生产三角形网格；S460、获取3D结构光转动模组中RGB相机获得的贴图图片，将其贴到重建后的三维模型的网格上，生成3D人脸模型。
[0014]通过上述步骤，可将人脸3D模型覆盖上彩色二维照片，得到逼真的3D人脸模型，可在电脑设备上转动观察，极大地方便医生进行观察，可以清晰知道鼻子的高度，眼睛的凹陷，皱纹的深浅，嘴形的大小和突出情况。
[0015]进一步地，还包括3D结构光全脸成像装置，所述3D结构光全脸成像装置包括头部搁置区、3D结构光转动模组及多个光学反射镜；所述3D结构光转动模组位于头部搁置区前方正中位置，通过转轴驱动可以自身为轴心进行旋转；所述光学反射镜设于3D结构光转动模组周围；所述光学反射镜的数量为四个，分别对应位于头部搁置区人脸的
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45度、
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15度、15度及45度位置。通过此装置可快速扫描用户的脸部，从而方便地形成用户的3D人脸模型。
[0016]进一步地，所述光学反射镜分为第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜及第四反射镜，以3D结构光转动模组与头部搁置区的连接线为0度线，第一反射镜与头部搁置区的连接线与0度线的夹角为90度，第二反射镜与头部搁置区的连接线与0度线的夹角为45度，第三反射镜与第二反射镜以0度线镜像设置，第四反射镜与第一反射镜以0度线镜像设置。此方案，可快速地对每个反射镜的位置进行定位，方便每个反射镜的安装。此方案，只需要依次转动转轴即可，即转轴顺时针或逆时针转动，最后回到初始位置，每次转动都可通过电机进行定位，也能够通过控制电机的启停来停留进行拍摄操作，控制方便，实现难度低。
[0017]进一步地，所述转轴驱动3D结构光转动模组依次转向第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜。此方案，只需要依次转动转轴即可，即转轴顺时针或逆时针转动，最后回到初始位置，每次转动都可通过电机进行定位，也能够通过控制电机的启停来停留进行拍摄操作，控制方便，实现难度低。
[0018]进一步地，还包括遮光罩和设于遮光罩内的照明灯，通过所述遮光罩遮挡头部搁置区、3D结构光转动模组及多个光学反射镜。此方案，可有效地免去外部光源的影响，内部开启的照明灯可根据需求打开。
[0019]进一步地，所述头部搁置区设有下巴托和额托，通过下巴托和额托固定人脸。此方案，可方便地对用户的头部进行固定，使用体验好，使得用户的头部能够始终位于最佳的高度，从而生成完整的人脸模型。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过旋转3D结构光转动模组从光学反射镜中获取多张相对正脸多个角度的人脸三维图像及RGB彩色图像，其中所述光学反射镜分别对应各个角度的人脸三维图像获取位置；依据人脸三维图像及RGB彩色图像生成对应各个角度的点云图像与彩色贴图；将相对正脸角度绝对值最小的两张人脸三维图像中对应的点云图像进行合成为第一合成图像；依次将剩余角度的人脸三维图像中对应的点云图像与第一合成图像合成；根据彩色贴图对合成后的图像进行渲染得到3D人脸模型。2.根据权利要求1所述的一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法，其特征在于，所述光学反射镜的数量为四个，分别对应相对正脸的
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15度，15度，
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45度及45度，其中合成步骤包括：将
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15度和15度的两张人脸三维图像中对应的点云图像进行合成，得到第一合成图像；将
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45度或45度的一张人脸三维图像中对应的点云图像与第一合成图像进行合成，得到第二合成图像；将剩下的人脸三维图像中对应的点云图像与第二合成图像进行合成，得到完整人脸3D图像；根据彩色贴图对完整人脸3D图像进行渲染得到3D人脸模型。3.根据权利要求2所述的一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法，其特征在于，其中图像的合成步骤包括：获取3D结构光转动模组输出的点云数据；依据点云数据进行预设的3D结构光转动模组位置和旋转角度的粗配准；根据点云数据中重合的点进行精配准；过滤重合点完成合成拼接。4.根据权利要求3所述的一种利用光学反射合成3D人脸模型的方法，其特征在于，渲染步骤包括：对拼接后的点云数据进行三维重建，生产三角形网格；获取3D结构光转动模组中RGB相机获得的贴图图片，将其贴到重建后的三维模型的网...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑炜钢，刘东旭，余旭光，
申请(专利权)人：杭州小肤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：