[发明专利]基于FPGA的三维人脸采集与识别硬件系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的三维人脸采集与识别硬件系统，包括基于FPGA的正弦条纹投影模块、DLP投影仪模块、图像采集模块以及计算机，所述基于FPGA的正弦条纹模块用于向DLP投影仪模块发送包含条纹信息的HDMI视频信号并同时向图像采集模块发送触发信号，所述DLP投影仪模块用于接收包含条纹信息的HDMI视频信号向待测目标投影条纹图，所述图像采集模块用于响应于触发信号后采集图像，所述计算机根据采集的图像解码得到三维人脸点云数据，并通过和数据库中的三维人脸数据进行比对，得到识别结果。本发明可以实现快速投影且同步采集高质量的正弦条纹。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体为一种基于FPGA的三维人脸采集与识别硬件系统。

背景技术

随着现在科技的不断发展和进步，人们的生活水平也在不断提升，在享受科技带来的便捷生活方式的同时，信息安全问题也逐渐引起了人们的重视。而人脸识别作为一种典型生物特征识别技术，以其自然性、高可接受性等优点广受人们青睐。人脸识别市场上主流采用二维识别方案，由于人脸部并非平坦，所以二维人脸识别在将三维人脸信息平面化投影的过程中会存在特征信息损失。而三维人脸识别使用三维人脸立体建模方法，可最大程度保留有效信息，因此三维人脸识别算法比二维算法更合理并拥有更高精度。

但三维人脸识别这个应用背景对三维人脸数据的采集速度提出了很高的要求。要实现三维人脸数据的快速采集，本质上就是要缩短投影仪投影完所有条纹图所需的时间，传统方法是将投影仪作为普通计算机的一个显示器，直接通过计算机去控制条纹投影，条纹的投影速度仅为10Hz左右，远远不能满足要求。

发明内容

本发明提出了一种基于FPGA的三维人脸采集与识别硬件系统。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于FPGA的三维人脸采集与识别硬件系统，包括：基于FPGA的正弦条纹投影模块、DLP投影仪模块、图像采集模块以及计算机，所述基于FPGA的正弦条纹模块用于向DLP投影仪模块发送包含条纹信息的HDMI视频信号并同时向图像采集模块发送触发信号，所述DLP投影仪模块用于接收包含条纹信息的HDMI视频信号向待测目标投影条纹图，所述图像采集模块用于响应于触发信号后采集图像，所述计算机根据采集的图像解码得到三维人脸点云数据，并通过和数据库中的三维人脸数据进行比对，得到识别结果。

优选地，所述基于FPGA的正弦条纹投影模块包括AMS1117芯片、MP2359芯片、PL2303芯片和USB接口、FPGA芯片、闪存芯片以及Sil9134芯片，所述FPGA芯片通过PL2303芯片、USB接口接收一组自定义的条纹信息数据并生成对应的条纹图，所述Sil9134芯片用于根据条纹图产生HDMI信号，所述AMS1117系列芯片以及MP2359芯片用于供电。

优选地，所述FPGA芯片同步产生DLP投影仪模块触发信号以及图像采集模块触发信号。

优选地，所述的自定义的条纹信息数据包括相移、频率和方向。

优选地，所述图像采集模块包括2个黑白相机，所述黑白相机分辨率为960×720，最高采集速率为60帧每秒。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的正弦条纹投影模块基于FPGA控制，由于只投影横条纹或竖条纹，因此其每一列或行的像素值都是一样的，所以在FPGA中只需要动态生成一列或行的条纹的像素值，投影时只需将这一列或行的像素重复投满一帧即可，FPGA硬件系统来控制投影仪投影条纹，能实现每秒60帧的投影速度，与传统计算机控制投影方法每秒10帧的投影速度相比，能将投影每幅条纹所需的时间缩减到了原来的六分之一，能实现快速投影条纹图。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为基于FPGA的三维人脸采集与识别硬件系统工作流程图。

图2为基于FPGA的三维人脸采集与识别硬件系统结构图。