[实用新型]一种三维面部扫描仪

说明书

技术领域

本实用新型属于计算机三维人脸建模技术领域，特别涉及一种采用照相机图像进行建模的三维面部扫描仪。

背景技术

随着电影产业的发展，电影特效的应用越来越广泛，电影里的虚拟人物也越来越真实。现在虚拟人物的制作方式主要包括计算机直接三维建模和三维扫描转化为三维模型两类。其中，计算机直接三维建模效率低，模型质量不稳定；而采用三维扫描进行建模速度快，模型真实。

对于电影特效行业来说，采用三维扫描技术进行三维人脸建模是大势所趋，但目前常用的三维扫描方式成本高，还存在其它不少问题。一种是采用激光三维扫描设备，基于激光三维扫描设备的人脸建模方法尽管能够获取丰富的几何细节和细腻的纹理，但激光三维扫描设备昂贵，其扫描速度低下，无法快速获取人面部数据；二是采用专用的深度相机或投射结构光的方法对三维立体的空间位置测量扫描的方法，但是采用这种方法的设备一般无法同时采集三维立体的多个侧面的数据，扫描时间长，对活体扫描精度低。比如现有的“手持扫描器”，通常使用RGBD深度传感相机，例如Artec EVA等。其缺点是需要几分钟的时间来扫描，扫描对象必须静止不动，导致演员疲劳，影响扫描效果。三是基于拍摄相机图像进行三维重构的方法，采用一张或多张不同角度的人脸图像，利用拍摄相机与人脸在空间中的几何位置关系对人脸三维模型进行重构。这种方法无需专用设备，使用简便，现有技术中有一种矩阵式多相机系统，通常基于20至120台数码单反相机，安装在专门搭建的框架上，配以多台专业的电脑、大功率摄影灯，以及大量辅助线材，价格非常昂贵，并且设备配件众多、操作工序复杂，在实际使用过程中，需要运输、组装、调试、拍照……耗费大量人力物力，非常不方便，同时也很大地降低了扫描精度。

目前，现在技术中还没有适用于面部扫描的基于拍摄相机图像进行三维重构的三维扫描设备。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种三维面部扫描仪，实现了对人面部快速、高效、低成本的扫描，该三维面部扫描仪具有一体化的整体结构，无需组装，方便运输，使用方便，也很大地提高了扫描精度。

本实用新型的具体技术方案是一种三维面部扫描仪，包括壳体、底座、立柱、照相模块、灯光模块和控制组件，其特征在于，

所述的壳体为半球壳状，该半球壳状的壳体由多块相机及灯光安装框架拼接而成，每个相机及灯光安装框架包括外框架、壳体导光板、相机安装板和壳体封板，相邻的相机及灯光安装框架的外框架贴合，并通过安装螺钉固定拼接在一起，所述的壳体导光板卡在外框架内并位于壳体内表面的一侧，多个相机及灯光安装框架的壳体导光板形成壳体的内表面，所述的壳体导光板具有穿过照相机镜头的通孔，所述的相机安装板固定安装在外框架内，在照相机和照明灯带安装毕后，所述的壳体封板将外框架位于壳体外表面的开口封闭，

所述的立柱有两根，所述的壳体两侧分别通过一根立柱安装在底座上，

所述的照相模块包括多个带有控制器的照相机，所述的带有控制器的照相机安装在相机安装板上，带有控制器的照相机的镜头穿过壳体导光板上的通孔，

所述的灯光模块包括多个照明灯带和给照明灯带供电的灯光电源，每块壳体导光板的内侧安装有一个照明灯带，

所述的控制组件包括交换机和控制计算机，所述的多个带有控制器的照相机分别通过交换机与控制计算机连接，

更进一步地，还包括头部定位组件，所述的头部定位组件固定安装在立柱上，头部定位组件能够抵住头部，在扫描仪拍摄时，使头部位位置固定不动。

更进一步地，所述的二根立柱为对称的左立柱和右立柱，左立柱包括立柱体、立柱导光板、上封板、下封板和扣手，所述的立柱体为曲面薄壳结构，立柱体上部具有通孔，所述的立柱导光板将该通孔封闭，立柱导光板的内侧安装有一个照明灯带，所述的上封板和下封板将立柱体的曲面薄壳结构的开口侧封闭，所述的扣手安装在上封板，右立柱结构与左立柱结构对称，两根立柱在底座上安装好后，两根立柱的立柱导光板的位置相对并平行。

更进一步地，所述的壳体由9块相机及灯光安装框架拼接而成，9块相机及灯光安装框架包括3块外形为方形的相机及灯光安装框架和6块外形为三角形的相机及灯光安装框架，方形的相机及灯光安装框架的壳体导光板上开有4个均布的通孔，三角形的相机及灯光安装框架的壳体导光板上开有3个均布的通孔，壳体导光板上的每个通孔可对应安装一台带有控制器的照相机。

更进一步地，所述的照明灯带有11个，其中9个分别安装在9块相机及灯光安装框架中，2个分别安装在2个立柱中。