[发明专利]一种三维人脸体征采集系统及方法

权利要求书

1.一种三维人脸体征采集系统，包括摄影场，其特征在于，所述摄影场为半环形，用于获取多视图人像的图像，通过摄影场标定技术建立具有真实尺度的坐标系，并采集一正两侧人脸图像、人脸关键特征和人脸三维模型的信息；所述摄影场包括镜头支架和背板，所述镜头支架用于摄像头从各个不同角度采集人脸部和上身的照片，所述背板用于保持背景单一和位置标定；

所述镜头支架包括水平设置的下镜头支架和上镜头支架，所述镜头支架上安装有摄像头，所述下镜头支架距离地板高155cm，所述上镜头支架距离地板高175cm，所述下镜头支架和上镜头支架均包括杆长为50cm的左支杆、中支杆和右支杆，所述左支杆与中支杆的夹角和右支杆与中支杆的夹角均为120°，所述左支杆、中支杆和右支杆上均水平均匀设置有5个摄像头，每根杆上相邻摄像头之间的距离为10cm，所述左支杆和右支杆上靠近中支杆两端的摄像头分别距离中支杆左右两端5cm，所述下镜头支架和上镜头支架的中支杆上的中间摄像头的连线上还设置有一个竖支杆，所述竖支杆上垂直距离下镜头支架和上镜头支架的中支杆上的中间摄像头10cm处分别设置有1个摄像头，在水平距离竖支杆上中间摄像头40cm处设置为摄影场空间中心点，摄像头方向均朝向摄影场空间中心点，所述摄像头提供HTTP API接口，且摄像头通过网线和路由器与采集主机连接，所述采集主机用于发出拍照和下载命令，获取被采集人各个不角度的面部上身的照片进行处理；

在水平距离竖支 杆上中间摄像头35cm处竖直对应的地板上设置田字框，所述田字框的尺寸为30cm×30cm，用于被采集人站立拍照；

所述背板垂直设置在水平距离竖支杆上中间摄像头150cm的地板上，所述背板为纯白色，背板高200cm，宽120cm，背板上水平设置有上下两排框标，每排框标设置有2个，2个框标分别距离背板左右边缘3cm，下排框标距离地板174cm，上排框标距离下排框标5cm，且距离背板上边缘3cm，所述框标尺寸为8cm×8cm。

2.一种三维人脸体征采集方法，应用于权利要求1所述的一种三维人脸体征采集系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：摄影场标定，获取摄影场中所有摄像头的内、外方位参数；

S2：脸部关键点提取和量测，获取面部体征数据的三维坐标值；

S3：一正两侧图像生成；

S4：人脸三维建模。

3.根据权利要求2所述的一种三维人脸体征采集方法，其特征在于，所述步骤S1中摄影场标定的具体步骤为：建立绝对空间坐标系，通过在摄影场中布设的已知空间位置的框标，然后通过在图像中自动识别框标的算法，以及标定算法，求解真实空间尺度中摄影场中所有摄像头的内、外方位参数，为人脸模型整体三维重建和面部特征量测提供影像的定位参数。

4.根据权利要求3所述的一种三维人脸体征采集方法，其特征在于，所述图像中自动识别框标的算法是基于yolov3的深度学习识别算法，对数百张带有框标的照片进行标注，训练算法模型，在识别出框标的初始位置后，再与模板框标进行图像的相关系数的精确匹配，获取框标中心点的像素坐标与空间真实三维坐标的联系；

所述标定算法是用于确定框标中心在坐标系的绝对位置以及在所有镜头上能看到该框标的像平面坐标。

5.根据权利要求2所述的一种三维人脸体征采集方法，其特征在于，所述步骤S2中脸部关键点提取与量测具体步骤为：

S201：基于图像的脸部关键点检测，通过基于深度卷积网络的模型提取人脸面部特征；

S202：前方交会解算，对于已知定向参数的影像和这些影像之间的同名点像点坐标，利用光线交会原理计算出这些像点对应的物方点的三维空间坐标，具体计算过程如下：

(x'P₂-P₀)X＝0

(y'P₂-P₁)X＝0

其中，u、v为像点的像素坐标，K为摄像头参数矩阵，R、T为影像的平移旋转参数，P₀，P₁，P₂为矩阵P的第1，2，3行。