[发明专利]用于对被扫描对象的脸部表情进行采集的三维扫描装置

说明书

本申请公开了一种用于对被扫描对象的脸部表情进行采集的三维扫描装置。所述三维扫描装置包括：投影器，其用于向被扫描对象的脸部表情投影格雷码编码图案和至少一张相移图像；双目摄像头，其用于在所述投影器向所述被扫描对象的脸部表情投影所述格雷码编码图案和所述相移图像时，同步拍摄对应的格雷码编码图案和相移图像；片上处理器，其与所述投影器和所述双目摄像头通信连接，并且用于：根据所述格雷码编码图案和一张所述相移图像进行三维匹配；以及基于三维匹配结果确定三维坐标信息，以实现对所述被扫描对象的脸部表情进行采集。利用本申请的方案，可以提高扫描精度和运算速度，满足被扫描对象的脸部表情变化的需求。

技术领域

本申请一般涉及图像处理技术领域。更具体地，本申请涉及一种用于对被扫描对象的脸部表情进行采集的三维扫描装置和三维扫描方法以及一种头戴式三维扫描装置。

背景技术

随着深度学习技术的推进，人脸相关任务研究也跃升为学界和业界的热点。人们所熟知的人脸任务一般包括人脸检测，人脸身份识别，人脸表情识别等，其多是采用二维RGB 人脸作为输入，而三维扫描成像技术的出现与发展，使得人脸相关任务有了一条新的探索路线。

目前，影视动画中人物表情主要靠制作人员一帧一帧的手工制作，每一个动画表情的制作都耗费很多时间，这既浪费很多人力成本，又难以做到与真实表情变化一致。通过三维扫描仪动态捕捉人脸的表情信息，再将人物表情自动迁移到动画人物的脸上，可降低影视动漫行业中70%的时间成本和人力成本，并且扫描获得的人脸表情真实、自然。该技术也可以应用于演员拍戏时部分镜头补拍、换脸等人脸表情采集、迁移的需求，为影视动漫、游戏行业提供了全新的解决方案。然而，现有的三维扫描仪往往需要至少采集三张相移图像，导致扫描速度和运算速度较慢，无法满足被扫描对象的脸部表情变化的需求。

有鉴于此，亟需提供一种用于对被扫描对象的脸部表情进行采集的三维扫描装置，以便提高扫描精度和运算速度，满足被扫描对象的脸部表情变化的需求。

发明内容

为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本申请在多个方面中提出了用于对被扫描对象的脸部表情进行采集的方案。

在第一方面中，本申请提供一种用于对被扫描对象的脸部表情进行采集的三维扫描装置，包括：投影器，其用于向被扫描对象的脸部表情投影格雷码编码图案和至少一张相移图像；双目摄像头，其用于在所述投影器向所述被扫描对象的脸部表情投影所述格雷码编码图案和所述相移图像时，同步拍摄对应的格雷码编码图案和相移图像；片上处理器，其与所述投影器和所述双目摄像头通信连接，并且用于：根据所述格雷码编码图案和一张所述相移图像进行三维匹配；以及基于三维匹配结果确定三维坐标信息，以实现对所述被扫描对象的脸部表情进行采集。

在一个实施例中，其中在根据所述格雷码编码图案和一张所述相移图像进行三维匹配中，所述片上处理器进一步用于：根据所述格雷码编码图案和一张所述相移图像确定与三维匹配相关的绝对相位；以及基于所述绝对相位进行三维匹配。

在另一个实施例中，其中在根据所述格雷码编码图案和一张所述相移图像确定与三维匹配相关的绝对相位中，所述片上处理器进一步用于：根据所述格雷码编码图案计算格雷编码值并且确定相位展开级次；基于所述格雷编码值和一张所述相移图像计算截断相位；以及根据所述相位展开级次和所述截断相位确定与三维匹配相关的绝对相位。

在又一个实施例中，其中基于所述格雷编码值和一张所述相移图像计算截断相位中，所述片上处理器进一步用于：根据一张所述相移图像确定对应的相移模型，其中所述相移模型中至少包括常数参数；基于所述格雷编码值计算所述常数参数；以及基于所述常数参数和所述相移模型计算所述截断相位。

在又一个实施例中，其中所述投影器至少包括转动镜和线激光器，所述片上处理器还进一步用于：控制所述转动镜根据预定角度转动并产生触发信号；以及响应于所述触发信号，控制所述线激光器的开启或者关闭而产生亮暗条纹投影，以控制令所述投影器向被扫描对象的脸部表情投影格雷码编码图案和至少一张相移图像。