CN104160333A - 用于人周围头部分肌的3d数字化的自动扫描仪和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于人周围头部分肌、尤其包括脸的至少一部分的三维数字化的装置和方法，所述装置包括空心不透明外壳(18)，所述空心不透明外壳具有适于接纳受试人头的开口(25)并且形成摄影室(19)，所述摄影室配备且支撑着被固定在摄影室(19)内并且朝向所述开口(25)定向的多个相机(20)，和发光装置(22a，22b，23a，23b)，其被固定在摄影室(19)内并且适于用均匀且受控的光照亮所述开口以及被置于所述开口内的受试人头的至少一个周围头部分肌。

Description

用于人周围头部分肌的3D数字化的自动扫描仪和方法

技术领域

本发明涉及用于人周围头部分肌的三维数字化(扫描仪)的装置和方法，这种类型的装置包括被布置成能够对所述周围头部分肌的至少一部分拍摄多个影像-特别是从不同角度拍摄多个影像(shot)的多个相机，以及适于能够从所述多个影像生成所述周围头部分肌的三维数字模型的数字数据处理系统。

人的周围头部分肌是由头的至少一个周围部分形成的身体的一部分，特别是由脸的至少一部分形成的身体的一部分。已知仅仅通过由数字相机从不同视角、特别是从不同拍摄角度拍摄的多个照片生成人周围头部分肌、例如人脸的三维虚拟模型是可能的，但应注意这些已知的、所谓的被动(passive)的数字化技术不同于其它的所谓的主动的3D数字化技术，其中在主动的3D数字化技术中，图案被投射到被数字化物体上。

具体地，Beeler等人的论文“High-Quality Single-Shot Capture of FacialGeometry”，刊登在ACM Transactions on Graphics，SIGGRAPH 2010，第29卷，第3号，第40页，公开了借助于标准光源在一个步骤中捕获脸的3D图像的这种被动数字化技术和被动立体声装置。该论文提及了使用包括七个支架式相机(camera on stand)或立体相机的摄影室的可能性。它提到借助于四个相机或任意数目的相机拍摄照片的事实。同样，Choi等人的论文“3D Face Reconstruction Using A Single or Multiple Views”，IEEEComputer Society，ICPR 2010，第3959-3962页，描述了一种用于从单一视角或多个不同视角进行人脸的3D重建的方法。此论文涉及利用五个预定的姿势，也就是一个正面、两个半侧面(half-profile)和两个侧面(profile)。Yu Zhang和Chew Lim Tan的论文“Anthropometric Modeling of Faces fromRange Scans”，IJCSNS International Journal of Computer Science and NetworkSecurity，第7卷，第1号，2007年1月，第9-20页，描述了用于由人头的一部分的3D数据以及由通过软件制作的人头的类属数字模型获得完整的人头的数字模型的方法。

获得人周围头部分肌比如脸的3D虚拟模型可具有多种应用，例如用于眼镜、化妆品、发型的虚拟试用，或用于制作小型雕像的三维打印，或用于制作个人化的多媒体产品，比如电视游戏或电影等。

而且，为了对脸或头拍摄不同的影像，已经开发了多种装置，比如自动摄影棚。

WO 2005033793描述了一种用于采集罪犯辨识照片、能够安装到墙壁或支撑容器上、使其能够从前面和侧面记录人脸的至少三个数字形式的图像的可移动式摄影装置。该装置包括带有对应照明灯，即前置相机、两个侧相机和对应的背景板，的至少三个数字摄影机。包括微处理器的控制装置能够控制该装置的整个操作。该装置还包括带有超声高度传感器的自动高度调整系统。

所有这些已知的装置都不是被提供用于或都不特别适用于拍摄适于能够通过被动数字化技术形成三维虚拟模型的数字图像。特别地，它们或者不能胜任(各不同影像的质量不足以能够实现被动三维数字化)，或者使用、聚焦和调整太复杂。特别地，无论使用什么被动数字化算法技术，都必须由所拍摄的不同影像生成大量的“3D点”，并且对于这些点中的每一个点来说，不同的图像都必须在聚焦、曝光等方面进行相对一致、正确的调整。

另外，发明人发现为了获得足够精确以能够在上述应用中使用的脸的3D虚拟模型，事实上，通常必须使用所谓的“密集(dense)”被动数字化方法，也就是说，其中，虚拟模型的像素中的每一个像素通过三角测量(triangulation)所拍摄的影像的像素而获得。然而，在这种情况下，所执行的算法计算可能极其费时、复杂并且非常长，取决于图像的数目和它们的特征。然而，3D虚拟模型的使用者，例如可能是商人或技工，不专门从属计算或拍摄工作的专家，并且这些应用需要在符合客户可接受的等待时间的时间段内获得虚拟模型的能力。

在本文中，发明者发现特别有利的是能够具有用于人周围头部分肌的三维数字化的扫描仪以及借助于标准设备，特别是可从市场上获得的简单的相机和数字相机，扫描仪使用极其简单、很大程度上是自动的，不需要复杂的计算或并且不需要对使用者的那一部分进行摄影调整，便宜、准确，能够快速获得3D虚拟模型(特别是，等待时间对于商店里的顾客来说是可接受的-特别地小于五分钟，优选小于一分钟)，此3D虚拟模型足够准确和逼真，以尤其能够实现虚拟试用和/或雕像印刷，逼真地描绘受试者。

因此，本发明目的在于提供这样一种装置。它还在于提供一种借助于此装置进行人周围头部分肌的三维数字化的方法。更特别地，它目的还在于建议一种能够由不专门从属计算或三维数字化工作的使用者实施的装置和方法，例如简单的工人理发师或化妆师或仪器供应商。为此目的，本发明意于提供这种可被称为“自动”的装置和方法，也就是说，其摄影、算法和计算操作是自动的，这样使用者只需定位其头部分肌将被数字化的受试人以及可能的控制数字化的触发即可。

为此目的，本发明涉及一种用于人周围头部分肌的三维数字化的装置，包括被布置成能够从所述周围头部分肌的至少一部分的不同角度拍摄多个影像的多个相机，所述多个影像适于能够从所述多个影像生成所述周围头部分肌的三维数字模型，

其中，所述装置包括具有适于接纳受试人头的开口的空心不透明外壳，所述外壳形成摄影室，所述摄影室配备且支撑着：

-被固定在摄影室内并且朝向所述开口定向的多个相机，

-发光装置，其被固定在摄影室内并且适于用均匀且受控的光照亮所述开口以及被置于所述开口内的受试人头的至少一个周围头部分肌。

本发明还涵盖了一种借助于一装置进行人周围头部分肌的三维数字化的方法，所述装置包括被布置成能够从所述周围头部分肌的至少一部分的不同角度拍摄多个影像的多个相机，所述多个影像适于能够从所述多个影像生成所述周围头部分肌的三维数字模型，

其中：

-受试人的头被接纳在根据本发明的装置的外壳的开口内，

-所述多个相机被触发以对被接纳在所述开口内的受试人头的周围头部分肌拍摄多个影像，

-由所述多个影像生成所述受试人的所述周围头部分肌的三维数字模型。

利用根据本发明的此装置和方法，用于获得虚拟模型而必须的拍摄多个影像不需要调整相机或发光装置，它们是预先设置的并且相对于外壳固定，整个组件是在制造期间进行自设计、设定和优化的，以生成合适的影像。

此外，有利地，根据本发明的装置还包括数字数据处理单元，其被连接到相机并且适于能够由所述多个影像制作所述周围头部分肌的三维数字模型。在变异中，不禁止不同影像的数据处理以延迟的方式进行和/或被传输至远程数字处理系统，不同的影像可被传输至所述远程数字处理系统，例如，经由计算机网络比如Internet网络。

当此处理单元被配备于根据本发明的装置中时，有利地并且根据本发明，所述数字数据处理单元还被适于能够控制各相机的同时触发。此处理单元可还被连接到发光装置以控制其操作。例如，有利地并且根据本发明，所述数字处理单元通过微型计算机中央处理单元构成，并且每个相机由带有CMOS传感器和高速通用串联接口(USB2)的网络摄像机形成。

此外，有利地，根据本发明的装置的特征还在于，所述摄影室在整个限定所述开口边界的同时只在所述开口的一侧上延伸，使得各相机被适于当所述受试人头穿过所述开口放置时只对受试人头的被朝向摄影室内部定向的那一侧拍摄多个影像。然后，有利地，所述数据处理单元被适于从所述受试人头的相反侧的类属模型产生虚拟重建。这样，在根据本发明的方法中，当受试人头穿过所述开口放置时影像只对受试人头的朝向摄影室内部定向的那一侧进行拍摄。用于获得虚拟模型的数据处理，特别是如由所述数据处理单元执行的数据处理，有利地包括从头的相反侧的类属模型进行虚拟重建的步骤。有利地并且根据本发明，头的被朝向摄影室内部定向的那一侧可以是受试人的脸，使得本发明能够利用受试人头的后部的虚拟重建来实现脸的三维数字化。

另外，有利地并且根据本发明，每个相机包括至少一个传感器，所述传感器具有大于一兆像素、特别地具有约五兆像素的分辨率，所述传感器被连接到所述处理单元并且被所述处理单元控制以传递图像，所述图像的尺寸小于所述传感器的分辨率，特别是约为所述分辨率的十分之一。这样，在根据本发明的方法中，被每个相机传递的每个图像是尺寸小于相机分辨率的数字图像。这使得如此获得的每个图像的每个像素具有更高的精度。每个影像传感器可以是带有CMOS传感器的简单的网络摄像机，其被选择成具有足够的关系质量和灵敏度(特别是信噪比)，和高速通用串行接头，特别USB 2。在变异中，没有任何理由禁止使用带有CCD传感器的相机，虽然它们具有成本较高的缺点。

在根据本发明的数字化方法中，影像可以是单独的图像，每个相机照一张并且只照一张单独的图像，从图像被用于如上所述获得虚拟模型(在所谓的“多视角”型算法中)。在根据本发明的数字化方法的另一变异中，相机被成对分组，每对相机拍摄立体像，用于制作虚拟模型的算法是所谓的“多立体”型的。另外，优选地，虚拟模型被由这些影像制作，而不是将图案投影到所述人头部分肌上，也就是说使用密集被动方法。然而，本发明还可应用于其中对图案进行投影以获得至少一些在虚拟模型的算法生成构成中使用的影像的数字化方法，并且这可能够提高精度。然而，发明人发现利用根据本发明的装置此投影事实上是不必要的，根据本发明的装置的特征的结合实际上能够在充分可接受的时间内获得非常高质量的虚拟模型(在被所设想的大多数上述应用使用时质量足够的任何情况中)，所述充分可接受的时间小于五分钟、典型地小于一分钟、最通常约几秒。

有利地，根据本发明的装置包括6个和12个之间数目的多个相机，例如当每个相机被适于拍摄单个多个影像时，等于7个、9个或11个相机，或当相机被彼此相邻地成对分组以拍摄立体多个影像时，等于6个(3对)、8个(4对)或10个(5对)。优选地，根据本发明的装置的所有相机是相同的，也就是说，具有理论上相同的技术特性(除制造差异之外)。

有利地，在任何情况下，在根据本发明的装置中，各不同相机被固定于摄影室内，使得它们的相应镜头位于距所述开口10cm和100cm之间的距离处。每个相机距所述开口的距离优选至少基本上是恒定的(从一个相机到另一个相机)，并且根据相机的镜头的孔径角进行选择。

此外，有利地并且根据本发明，各相机被固定于摄影室内，使得它们的光轴共面并且被定向为以彼此不同的角度朝向所述开口会聚。

另外，用于人脸数字化的根据本发明的装置的特征在于，所述外壳被相对于支撑件支撑，使得所述开口至少基本上竖直延伸，并且其中，各相机被固定到所述摄影室，使得它们的光轴位于在所述开口中间高度处的至少基本上水平的平面内。所述外壳形成具有所述开口并且合并了所述摄影室的控制台。在本实施例中，控制台是至少基本上水平的并且具有至少基本上竖直的开口。

此外，有利地并且根据本发明，发光装置由发射连续的白光的多个光源形成，并且其中，并且所述摄影室具有无光泽的白颜色的内表面。

更特别地，在有利的实施例中，每个光源由朝向所述开口定向的白色LED并且由设置于LED和所述开口之间的不透明的反射和/或漫射屏形成。此屏可以是全反射的以朝向摄影室的内表面反射由每个LED发射的光，摄影室朝向所述开口反射和漫射光使得所述开口被发光装置用完全间接的均匀白光照亮。在变异中，没有任何理由禁止每个屏是至少部分半透明的，以传输来自每个LED的白光使其直接朝向所述开口照明。在其它可能的变异实施例中，每个光源可被定向于与所述开口不同的方向上，以通过在所述内表面上反射/漫射而形成对所述开口的间接照明。相比之下，在其它可能的变异实施例中，所述内表面被涂有吸光涂层，特别是黑色涂层，并且各不同光源被直接朝向所述开口定向以形成对此开口的直接照明-可能经由半透明的漫射屏。

此外，根据有利的实施例，所述开口包括切口，其被设置于横向壁上并且大小至少基本上对应于最大可能尺寸的人头的大小。此切口构成对受试人的自然引导，使其能够将他或她的头放置于所述开口中自然最佳的位置上。发明人已经发现，为此原因，很奇怪地，受试者的头不必须相对于外壳极其精确地放置，并且一定的不精确性是允许的，而且，考虑到所拍摄的影像的精确性以及为获得虚拟模型而处理这些数字图像的算法的精确性。

有利地，根据本发明的装置包括用于支撑相机的支撑壁，所述支撑壁在所述外壳内在一侧沿会聚斜表面并且从被称为前平面的包含所述开口的平面延伸。另外，有利地并且根据本发明，所述横向壁是沿所述前平面延伸的前壁。因此，支撑壁以及支撑其的外壳是从所述开口被切出的横向前壁总体会聚的。换句话说，它们的宽度和高度是恒定的或从前平面开始减小。例如，优选地并且根据本发明，不同的相机被沿中心在所述开口的中间竖直轴线上的圆的水平弧(沿小于半圆的角形扇区)布置。因此，用于支撑相机的支撑壁是围绕所述开口的所述中间竖直轴线旋转对称的并且沿半圆或沿小于半圆的角形扇区延伸。

在本发明的特别有利的应用中，根据本发明的装置和方法被用于人脸的三维数字化，使得能够获得人脸的单体虚拟模型，特别是被用于化妆品、发型、眼镜等的虚拟试用。

本发明还涉及具有在上面和下面提及的特征的所有或部分相组合的特征的装置和方法。

附图说明

本发明的其它目的、特征和优势在阅读了没有限制意义并且参考附图给出的描述后将变得显然，其中：

-图1是根据本发明的装置的第一实施例的示意性立体图，

-图2是图1的装置的示意性正视图，

-图3是沿图2的线III-III的示意性断面图，

-图4是沿图2的线IV-IV的示意性断面图，

-图5是沿图3的线V-V的示意性断面图，

-图6a至6i是示意出可以通过根据本发明的第一实施例的装置拍射的并且在根据本发明的方法中可以用于生成脸的三维虚拟模型的不同影像的例子的示意图，

-图7是根据本发明的装置的第二实施例的示意性正视图，

-图8是沿图7的线VIII-VIII的示意性断面图，

-图9是沿图7的线IX-IX的示意性断面图，

-图10是沿图8的线X-X的示意性断面图。

具体实施方式

在图1至5中示出的根据本发明的第一实施例的装置包括摄影控制台15、基座16、和竖直立柱17，竖直立柱17将基座16连接到摄影控制台15，以将摄影控制台15支撑在处于站立位置中的受试人头的高度。优选地，摄影控制台15的高度可以通过相对于竖直立柱17滑动而进行调整，在调整后，夹紧装置能够将其锁定在位。

摄影控制台15包括形成中空摄影室19的空心不透明刚性外壳18，除了用于接纳受试人头的开口25之外，其中，中空摄影室19限定与外部光隔离开的内部空间。外壳18配备且支撑着被相对于外壳18刚性地固定在摄影室19中的多个相机20。为此目的，相机20被直接刚性地固定在刚性支撑壁21，支撑壁21自身被刚性地固定在外壳18内部。支撑壁21还支撑着发光装置，因此所述发光装置同样相对于外壳18(经由支撑壁21)刚性地固定在摄影室19中，以在此室内部发射可见范围内的均匀光。在图示的例子中，发光装置包括优选是白色LED的、两个水平平行的队列(alignment)22a，22b，每个队列中的每个LED被光反射/漫射屏23a，23b遮盖，所述光反射/漫射屏例如是遮盖LED的队列22a，22b的反射/漫射条23a，23b的形式。例如，由法国Yantec Gonesse公司出售的标牌为LSA-K1.5的白色LED的柔性带可被使用。根据另一个例子，自身包括漫射器的LED的柔性条，例如在http://www.neonflex.com.au上出售的那些，可被用于形成每个队列。

构成控制台15外壁的外壳18可由刚性复合材料形成并且具有任何形状，优选带尖的形状，例如椭圆的抛物面形状，或椭球体末端(特别是用中间横向平面切割椭球体形成的半椭球体)的形状，或甚至多面体的形状。外壳18具有从前端面30(在外壳18具有半椭球体形状的情况下对应于椭球体的剖面的中间横向平面)延伸的平面的竖直前壁24、都从前壁24开始延伸到远至椭圆形抛物面或椭球体末端的顶点37的下壁28和上壁29。外壳18还具有适于接纳受试人头的开口25。此开口25由在前壁24上提供的切口26形成，并且其尺寸至少基本上对应于在受试人的前平面(frontalplane)内的人头的最大尺寸。在图示的例子中，切口26是半径可以在12.5cm和25cm之间、例如约17.5cm的圆的一部分。

开口25还包括在外壳18的下壁28上提供的起始于前壁24的切口27，以使得受试人的脖子能够通过，这样受试人头可被插入并且被置于开口25内，通过使周围头部分肌(peripheral cephalic portion)，例如脸，延伸至突伸到摄影室19相对于前壁24的内部，于此，所述周围头部分肌能够被相机20拍摄影像。

外壳18只在所述开口25的一侧上延伸，同时完全限定其边界，并且关于正交于前壁24的前平面30的中间竖直平面是对称的，该中间竖直平面可被称为矢面31。这两个平面30，31相交限定相对竖直轴线32，被称为参考轴线32，其也是前壁24以及形成开口25的切口26的对称轴线。在未示出的变异中，外壳18可由两个模制的半体-外壳沿所述中间竖直平面装配到一起而形成，但为运输目的，这两个半体-外壳可一个安装到另一个内部。

支撑壁21整个沿着围绕参考轴线32在180°的角形扇区上延伸的回转表面延伸。支撑壁21可以是回转圆柱形状的壁，或优选地以朝向开口25定向的凹度稍稍弯曲，以更好地在朝向开口25的方向上反射和/或漫射光。支撑壁21在形成外壳18的半椭球体的中间水平面38内的轨迹优选是半圆形的，支撑壁21在前平面30中的两端处相切于外壳18，并且以距外壳18一距离地延伸，以在形成外壳18的半椭球体的一侧上提供空间33，所述空间33使得延伸到摄影室19外面用于控制和/或供应电力到相机20和发光装置和/或传输来自相机20的摄影数据的缆线和/或接头通过。在未示出的变异中，支撑壁21可具有除上述提及和示出的形状(在中间水平面内的轨迹是半圆形)之外的其它形状，例如在中间水平面内的轨迹是抛物线的一部分、或椭圆的一部分、或其它形状。也就是说，支撑壁21整个绕参考轴线32延伸并且在距参考轴线32一距离处延伸。然而，半圆形形状使得能够确保不同相机20都距参考轴线32相同的距离，从而便于本设计的调整。

支撑壁21通过遮盖外壳18上壁29的上壁35继续向上延伸，并且通过遮盖外壳18下壁28的下壁34继续向下延伸。支撑壁21的内表面，以及使其扩展的上壁35和下壁34的内表面，以及前壁24的内表面构成只在所述开口25的一侧上延伸同时完全限定其边界的摄影室19的内表面。优选地，这些内表面是无光泽的白颜色以反射和漫射来自发光装置的光。因而，获得了开口25的各向同性的白色均匀光照明，以及获得了头被置于开口25内的受试人的延伸到摄影室19内的周围头部分肌的各向同性的白色均匀光照明。应注意，下壁34和上壁35的内表面是适于提供尽可能均匀且一致的发光的凹式斜表面。为此，这些壁的表面的状态被选择成产生朗伯型反射，也就是说带有各向同性的再漫射。因此，获得了能够形成没有阴影的天然纹理的一致发光，这对于生成3D几何形态的算法的运行、特别是对于相应像素的对应是特别优选地。

每个相机20具有光轴36。相机20固定在支撑壁21上使得它们的光轴36共面，在外壳18的中间水平面38内延伸，并且被定向为以相对于彼此的不同角度朝向所述开口25汇聚。因此，相机20的光轴36至少基本上位于开口25的中间高度处。优选地，它们被朝向竖直轴线32定向并且均匀分布在开口25的周围，也就是说彼此隔开相同的角形扇区。然而，在一个变异中，也可能提供不同的几何布置，取决于应用或取决于要求和/或随后由这些影像生成周围头部分肌的三维数字模型的算法特征。例如，在侧面(距矢面31最远)放置的相机20可使它们的光轴朝向开口25的相应侧定向，而不是朝向竖直轴线32定向。

相机20被布置成使得水平队列至少基本上处于中间水平面中，并且发光装置包括位于相机20队列上方的LED的水平队列22a和位于相机20的水平队列下方的LED的水平队列22b。优选地，这两个LED队列22a，22b都位于距相机20队列相同的竖直距离处。

在根据本发明的装置中，每个相机20可由带有CMOS传感器的网络摄像机形成，其分辨率大于一兆象素，例如约五兆象素，并且其镜头具有适于产生确保在工作距离处的图像清晰度的景深的最佳光学性能和光学特性。优选地，每个相机20被选择为允许调整其摄影特性，也就是曝光时间和/或光圈和/或聚焦距离。然而，应注意，发光装置可被适于允许使相机20的景深覆盖可将周围头部分肌从此相机分开的所有距离的充分发光。此外，不同的相机20具有尺寸被设置成使得，考虑到相机20距开口25的距离，由每个相机20产生的每个图像都覆盖开口25以及延伸到摄影室19内部的周围头部分肌的全部的镜头。例如，不同的相机20具有被选择用于产生15cm和50cm之间的清晰影像的镜头。有利地，它们具有宽视界，特别地在60°和90°之间，例如约80°。而且，优选地，不同相机20的镜头位于距开口25在10cm和100cm之间的距离处，例如约40cm的距离处，特别地用于减小控制台15的总体尺寸。应注意，前壁24的内表面至少部分地用作摄影室19的所有相机20的背景。

此外，每个相机20被选择为具有足够的灵敏度。优选地，不同的相机20是相同的。例如，每个相机20由具有固定焦距的网络摄像机形成，所述固定焦距适合于该工作距离和/或手动地或通过数据处理单元40可调整。

在图示的例子中，该装置包括九个相机20，使得可以生成九个数字图像形式的照片，其例子在图6a至6i中示出了。实际上，根据本发明的本第一实施例的装置可包括不同数目的相机，优选地在6和12之间数目的相机，例如等于7个，9个或11个相机。

根据本发明的装置还包括数字数据处理单元40，即，中央处理单元，其被容置于基座16中并且通过缆线连接到摄影控制台15的相机20和发光装置，所述缆线优选地穿过立柱17。优选地，相机20是带有高速通用串行接口、特别是USB 2类型接口的网络摄像机，每个相机20被直接连接到单元40的USB 2端口。同样，优选地，发光装置通过单元40控制和/或供电。

数据处理单元40被适于在操作者的控制下或自动地控制不同相机20的同时触发，以及还可能同时控制发光装置。应注意，一旦根据本发明的数字化装置一启动，发光装置即可被激励并且永久保持激励状态。在第一变异中，数据处理单元40包括通过射频连接装置例如通过Wifi连接到单元40的人/机界面，例如数字板41形式的人/机界面。在一变异中，数据处理单元40可被适于(从由可以是永久起作用的并且带有适当的图像处理能力的这些相机中的至少一个相机传输的照片中)检测头在开口25中的存在性，并且可以在检测到头存在于开口25中之后在等待了预定历时的延迟时间之后可自动触发拍摄。

有利地，数字表41的使用还使得能够检查由不同相机20产生的照片质量。它还能够使得三维数字模型直观化，该三维数字模型被从不同影像得到，并且通过适用于此目的的、也就是说具有用于从九个影像生成三维数字模型的算法程序的数据处理单元40产生。这种算法程序是已知的，并且本发明可与这些程序中的任一个一起使用，为优化本装置的操作而进行可能的特定调整。优选地，此用途由被动数字化程序(passive digitisingprogram)制成，此程序包括用于虚拟重建头的隐藏侧、也就是在由不同相机20拍摄的影像上未示出的外围部分的模型。例如，此用法可由加拿大温哥华市的EOS Systems Inc.公司出版发行的的程序进行。

图7至10中示出的第二实施例不同于第一实施例在于，基座16直接支撑控制台15并且适于放置在桌子上，而脸将被数字化的受试者坐在椅子上。此外，第一实施例的九个单独的相机被适于同时形成五对立体图像的五对相同的网络摄像机20代替。美国南卡罗来纳州哥伦比亚市的CorrelatedSolutions公司出版发行的程序可以由这些立体照片获得虚拟模型。此外，发光装置仅由LED的队列形成，没有遮盖这些LED的屏，该LED的队列生成对头被置于开口25内的受试人的被插入摄影室19内的周围头部分肌的直接照明。

实施例：

根据本发明第一实施例的装置被制造有椭圆的抛物面形式的外壳18，深度530mm，前壁24的高度400mm、宽度810mm，支撑壁的半径380mm，支撑着九个USB2网络摄像机20，这些网络摄像机是以C910 HD出售的瑞士Romanel sur Morge市的Logitech公司的产品，它们相互间隔约100mm，最靠近前壁24的网络摄像机20距前壁24约200mm，前壁24上的切口25是半径175mm的圆的一部分。如上所述地，发光装置通过两个白色LED的带22a，22b形成，每个带被由高度3cm、厚度2mm的不透明的无光泽的白色柔性PVC制成的条23a，23b覆盖，并且通过间隔件固定在距支撑壁2114mm的位置处。摄影室19的内表面是无光泽的白颜色。

数据处理单元40包括四核处理器、4 GB的RAM、容量大于100 GB的硬盘，和USB2端口。其被编程有用于由纹理化点生成脸的3D几何形状的算法程序，比如被预先配置的用于此目的的程序。脸的后部被由脸的此3D几何形状以及由从3D人脸建模软件获得的人头的类属模型获得。该类属模型被变形以适应3D的脸几何形状并且此类属模型的后部被与3D脸几何形状合并成3D。这给出了受试人的脸的虚拟三维模型，包括在小于五分钟的平均时间内虚拟重建的脸的后部，而不用优化软件代码。

本发明可具有关于上述实施例的许多其它变异实施例，这些实施例的特征可相互之间全部或部分地结合，并且具有各种应用。特别地，虽然其有利地应用于获得包括脸(带有或不带有耳朵)的周围头部分肌的三维虚拟模型，但绝不禁止其应用于适于其它应用的任何其它实施例，例如，控制台具有开口，该开口用于接纳不是竖直的、而是例如水平的或倾斜的受试者的头，特别是在用于头发或其它应用的三维数字化应用中。类似地，支撑壁的、其内部覆盖物的、相机的、发光装置的、用于接纳受试者头的开口等的真实形状、分布和选择可不同。同样的道理也适用于数据处理单元40，并且更普遍地适用于可被全部或部分地传输至网络服务器的数据处理，例如网络服务器可通过Internet访问。

无论如何，根据本发明的装置在制造和/或现场安装过程中被完全进行了预设和编程，并且其使用不需要任何特殊的计算能力或任何调整。

Claims (15)

1.一种用于人的周围头部分肌的三维数字化的装置，包括被布置成能够从所述周围头部分肌的至少一部分的不同角度拍摄多个影像的多个相机，所述多个影像适于能够从所述多个影像生成所述周围头部分肌的三维数字模型，

其特征在于，所述装置包括具有适于接纳受试人头的开口(25)的空心不透明外壳(18)，所述外壳(18)形成摄影室(19)，所述摄影室配备且支撑着：

-被固定在摄影室(19)内并且朝向所述开口定向的多个相机(20)，

-发光装置(22a，22b，23a，23b)，其被固定在摄影室(19)内并且适于用均匀且受控的光照亮所述开口(25)以及被置于所述开口内的受试人头的至少一个周围头部分肌。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括数字数据处理单元(40)，其被连接到相机(20)并且适于能够从所述多个影像生成所述周围头部分肌的三维数字模型。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数字数据处理单元(40)还被适于能够控制各相机(20)的同时触发。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述摄影室(19)在限定所述开口(25)边界的同时只在所述开口的一侧上延伸，使得各相机(20)被适于当所述受试人头穿过所述开口(25)放置时只对受试人头的被朝向摄影室(19)内部定向的那一侧拍摄影像，并且其中，所述数据处理单元(40)被适于从所述受试人头的相反侧的类属模型产生虚拟重建。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，每个相机(20)包括至少一个传感器，所述传感器具有大于一兆像素、特别地具有约五兆像素的分辨率，所述传感器被连接到所述处理单元并且被所述处理单元控制以传递图像，所述图像的尺寸小于所述传感器的分辨率，特别是约为所述分辨率的十分之一。

6.根据权利要求1至5中任一所述的装置，其特征在于，所述相机(20)被固定于摄影室(19)内，使得它们的光轴(36)共面并且被定向为以彼此不同的角度朝向所述开口(25)会聚。

7.根据权利要求6所述的装置，用于人脸的数字化，其特征在于，所述外壳(18)被相对于支撑(16)支撑，使得所述开口(25)至少基本上竖直延伸，并且其中，各相机(20)被固定到所述摄影室(19)，使得它们的光轴(36)位于在所述开口(25)中间高度处的至少基本上水平的平面内。

8.根据权利要求1至7中任一所述的装置，其特征在于，所述发光装置由发射连续的白光的多个光源形成，并且其中，所述摄影室(19)具有无光泽的白颜色的内表面。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，每个光源由朝向所述开口(25)定向的白色LED并且由设置于LED和所述开口(25)之间的不透明的反射和/或漫射屏形成。

10.根据权利要求1至9中任一所述的装置，其特征在于，所述装置包括6和12之间数目的多个相机(20)。

11.根据权利要求1至10中任一所述的装置，其特征在于，各不同相机(20)被固定于摄影室(19)内，使得它们的相应镜头位于距所述开口10cm和100cm之间的距离处。

12.根据权利要求1至11中任一所述的装置，其特征在于，所述开口(25)包括切口(26)，其被设置于横向壁(24)上并且大小至少基本上对应于最大可能尺寸的人头的大小。

13.根据权利要求1至12中任一所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于支撑相机(20)的支撑壁(21)，其在所述外壳(18)内在一侧上沿会聚性斜表面并且从被称为前平面的包含所述开口(25)的平面开始延伸。

14.根据权利要求12和13所述的装置，其特征在于，所述横向壁(24)是沿所述前平面延伸的前壁。

15.一种借助于一装置进行人周围头部分肌的三维数字化的方法，所述装置包括被布置成能够从所述周围头部分肌的至少一部分的不同角度拍摄多个影像的多个相机，所述多个影像适于能够从所述多个影像生成所述周围头部分肌的三维数字模型，

其特征在于：

-受试人的头被接纳在根据权利要求1至14中任一所述的装置的外壳(18)的开口(29)内，

-所述多个相机(20)被触发以对被接纳在所述开口内的受试人头的周围头部分肌拍摄多个影像，

-由所述多个影像生成所述受试人的所述周围头部分肌的三维数字模型。