人脸采集系统和人脸采集方法技术领域
本发明属于三维重建、数字图像处理领域，具体涉及一种人脸采集系统和
人脸采集方法。
背景技术
人的面部特征包含了非常丰富的信息，是身份识别和情感表达的重要方式。
人类面部蕴含的情感和心理信息，还可以用于人工智能、认知科学等领域。人
眼对于面部细节尤为敏感，以至于一些细微的失真，都会被捕捉到，因此人脸
三维重建是一件既富有潜力又蕴含挑战的工作。
随着人脸三维重建理论和方法的进步，对于采集系统的要求也在不断变化
中。近年来基于立体视觉的人脸三维重建技术取得了很大发展，在重建精度上
达到亚毫米级别。于此同时，对于采集系统的搭建也有了更高要求。基于立体
视觉的三维重建使用多台相机拍摄同一场景，通过计算空间点在不同图像中的
视差，还原这些点的空间坐标。完整过程包括图像获取、相机标定、特征提取、
立体匹配、三维重建和后处理等。但相关技术中对于人脸三维图像重建的数据
精度不高、数据采集效率低。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种人脸采集系统。
本发明的第二个目的在于提出一种人脸采集方法。
为了实现上述目的，本发明一方面的实施例公开了一种人脸采集系统，包
括：支架、光源、图像采集阵列和控制系统，所述光源和所述图像采集阵列均
安装在所述支架上，所述图像采集阵列包括：第一图像采集组，所述第一图像
采集组用于采集第一深度图像，所述第一图像采集组包括多个第一图像采集单
元，多个所述第一图像采集单元用于从多个角度采集第一图像；第二图像采集
组，所述第二图像采集组用于采集第二深度图像，所述第二图像采集组包括多
个第二图像采集单元，多个所述第二图像采集单元用于从多个角度采集第二图
像；所述控制系统与所述光源和所述图像采集阵列均连接，用于控制多个所述
第一图像采集单元同时采集所述第一图像和多个所述第二图像采集单元同时
采集所述第二图像。
根据本发明实施例的一种人脸采集系统，为人脸三维重建等工作提供丰富
的深度和彩色图像，数据精度高、功能丰富、采集效率高。
另外，根据本发明上述实施例的一种人脸采集系统，还可以具有如下附加
的技术特征：
进一步地，所述光源包括多个发光装置，所述支架包括底座、连接杆和球
形光源安装架，所述球形光源安装架和所述底座通过所述连接杆连接，多个所
述发光装置分组安装在所述球形光源安装架上，所述球形光源安装架在所述连
接杆上可旋转。
进一步地，每组所述发光装置为5个，每组所述发光装置以十字交叉的方
式固定安装所述球形光源安装架的球面上。
进一步地，所述第一图像的采集位置包括被采集者的头发，所述第二图像
的采集位置包括被采集者的脸，所述第一图像的采集图像深度小于所述第二图
像的采集图像深度。
进一步地，所述第一图像采集单元为Kinect1相机，所述第二图像采集单
元为Flea3相机。
进一步地，所述控制系统包括服务器和控制电路，所述光源和所述图像采
集阵列均与所述控制电路阵列连接，所述服务器与所述控制电路连接。
为了实现上述目的，本发明一方面的实施例公开了一种人脸采集方法，包
括上述的人脸采集系统，并包括以下步骤：A：被采集者进入人脸图像采集地
点，将所述图像采集阵列设为非触发模式；B：调整所述第一图像的采集深度，
拍摄所述第一图像并存储；C：将多个所述第二图像采集单元均设置为触发模
式，所述控制系统控制所述光源和多个所述第二图像采集单元相机同时采集所
述第二图像并存储。
根据本发明实施例的一种人脸采集法方法，为人脸三维重建等工作提供丰
富的深度和彩色图像，数据精度高、功能丰富、采集效率高。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描
述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中
将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的人脸采集系统结构示意图；
图2是本发明一个实施例的人脸采集方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自
始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元
件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能
理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、
“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等
指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述
本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方
位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语
“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆
卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，
也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普
通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这
些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示
实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范
围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内
涵范围内的所有变化、修改和等同物。
以下结合附图描述根据本发明实施例的人脸采集系统。
请参考图1，一种人脸采集系统，包括：支架、光源、图像采集阵列和控
制系统。光源和图像采集阵列均安装在支架上。图像采集阵列包括：第一图像
采集组，第一图像采集组用于采集第一深度图像，第一图像采集组包括多个分
散分布在支架上的第一图像采集单元，多个第一图像采集单元用于从多个角度
采集第一图像；第二图像采集组，第二图像采集组用于采集第二深度图像，第
二图像采集组包括多个分散分布的第二图像采集单元，多个第二图像采集单元
用于从多个角度采集第二图像；控制系统与光源和图像采集阵列均连接，用于
控制多个第一图像采集单元同时采集第一图像和多个第二图像采集单元同时
采集第二图像。
在本发明的一个实施例中，光源包括多个发光装置，在本实施中，发光装
置为LED灯。支架包括底座、连接杆和球形光源安装架，球形光源安装架和底
座通过连接杆连接，球形光源安装架在连接杆上可旋转，多个发光装置分组安
装在球形光源安装架，通过球形光源安装架的旋转提供多个角度的光线照射被
采集者，避免出现光线死角从而影响拍摄效果。
在本发明的一个实施例中，每组所述发光装置以十字交叉的方式固定安装
所述球形光源安装架的球面上，即中间位置一个发光装置，在中间位置的发光
装置的上、下、左、右方向上各设置一个发光装置，5个发光装置形成十字交
叉结构。
在本发明的一个实施例中，第一图像的采集位置为被采集者的头发，采集
640×480深度图像。第二图像的采集位置为被采集者的脸，变光照条件下
4000×3000彩色图像。
在本发明的一个实施例中，第一图像采集单元为Kinect1相机，采集图像
分辨率较低，但可以直接获取深度信息，可以用于重建头发等纹理缺乏且精度
要求不高的部分。第二图像采集单元为Flea3相机，采集图像分辨率较高，且
配合LED有光照信息，可以用于重建高精度面部模型。
在本发明的一个实施例中，控制系统包括服务器和控制电路，光源和图像
采集阵列均与所述控制电路阵列连接，服务器与所述控制电路连接。
具体地，控制电路板分主板和从板，主板通过串口线连接服务器，接收触
发配置文件和触发命令。主板与从板以及从板之间通过网络数据线相连，每块
主板可以控制多块从板，每块从板最多可以控制8组LED和4台Flea3相机触
发。
采集系统包含3台服务器，其中服务器B1/B2各连接5台Flea3，服务器
A连接3台Kinect1。每台服务器搭载一套采集端程序，负责控制连接的相机；
有一台服务器搭载控制端程序，负责控制所有采集端。
以下结合附图描述根据本发明实施例的人脸采集方法。
步骤A：被采集者进入采集系统，将相机设为非触发模式，打开多视角显
示，观察人脸位置是否合适并进行调整。
步骤B：控制Kinect1相机采集深度图，存入本地服务器。
步骤C：将Flea3相机设为触发模式，进行变光照采集。控制电路板根据
导入的触发配置文件控制LED和Flea3相机同时触发，采集14组左右图像。
这些图像先存如内存，存储完毕后控制电路板停止发送触发信号，LED和相机
停止触发，之后图像被写入硬盘。
步骤D：被采集者离开采集系统，下一轮采集开始。
另外，本发明实施例的人脸采集系统和人脸采集方法的其它构成以及作用
对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、
“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、
结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，
对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具
体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适
的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：
在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、
替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。