【摘 要】
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本文在全面了解三维人体面部扫描技术国内外研究现状的基础上,基于激光三角法原理,根据分辨率高扫描时间短的要求,提出了三光带激光人体面部扫描方案,设计了系统的软硬件结构
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本文在全面了解三维人体面部扫描技术国内外研究现状的基础上,基于激光三角法原理,根据分辨率高扫描时间短的要求,提出了三光带激光人体面部扫描方案,设计了系统的软硬件结构,对关键技术进行了研究,并成功研制出系统样机,进行扫描实验得到了预期的实验结果,验证了所设计系统的正确性。主要工作包括以下几个方面:1.根据实际使用要求,提出了三光带激光人体面部扫描方案,用三个相同的线激光器产生三条平行且高度方向等间距的光带,扫描时每条光带只需移动整个扫描范围的1/3,满足了缩短系统扫描时间的要求。2.设计了扫描系统的总体结构,包括传感器、运动系统、图像采集系统和计算机处理系统,编写了控制程序实现了图像采集系统和运动系统的同步运行,系统的技术指标达到:扫描范围为220mm×250mm×100mm(宽度×高度×深度),典型分辨率为0.4mm×0.4mm×0.5mm(宽度×高度×深度),扫描时间为7s。3.建立摄像机理想线性模型和畸变模型得到三维世界坐标和计算机图像坐标的映射关系。将张正友标定算法和摄像机透视变换矩阵标定法相结合对传感器进行标定得到了系统的内参数和外参数。4.进行系统调试和实际扫描实验,得到人脸模型的三维点云,通过对点云进行二次采样使摄像机对三条光带的分辨率达到一致,对原始点云和二次采样点云进行重建得到网格模型。对标准量块进行扫描实验得到系统的相对测量误差小于0.25%。5.将双目立体视觉原理与主动式激光扫描相结合,提出摄像机固定不动,利用三条线激光进行扫描的方案,获得了人脸点云图和网格模型并对三光带激光扫描和双目视觉两种方法进行了比较。
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