CN108038454A - 一种全息灯光脸部采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及影视人脸CG还原技术领域，提供一种全息灯光脸部采集系统，包括灯光布置单元、信息采集单元、上位机；灯光布置单元整体呈球体状，多个光源设置于球体内壁；单个光源可交替发出偏振光与普通光；信息采集单元为普通单反相机、高速单反相机、三维扫描仪器，可采集与光源对应的普通光和偏振光；灯光布置单元、信息采集单元分别与上位机连接。本发明的有益效果为：光源单独和/或同时发出正常光和偏振光，获得脸部的高光图像和去除高光图像，通过不同方向光源组合获得脸部毛孔细节图，为影视剧后期制作各种环境下的脸部特效提供基础；球体结构构件种类少，可组装性强，组装效率高；系统新颖、简单、效果好、效率高，具有广阔的应用前景。

Description

一种全息灯光脸部采集系统

技术领域

本发明涉及影视人脸CG还原技术领域，特别涉及一种全息灯光脸部采集系统。

背景技术

随着影视技术的发展和人们欣赏水平的提高，要求影视剧和动漫有更为逼真的表达；人脸是人们在欣赏影视剧时最为关注的人体部位，也是影视三维最难还原的一部分。其细微的变化都会引起观众的注意。

影视剧特效中，演员脸部由年轻变老、脸部灼伤、半人半妖脸、档期不够CG人来凑等等特效，都离不开高精度的脸部采集CG还原，本套系统能完美解决这些难题。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种全息灯光脸部采集系统，通过采集人脸在正常光和偏振光下的高精度图像，获得脸部的皮肤法线信息，利用该技术可以在影视后期制作中达到在各种环境中脸部动作的逼真再现，各种脸部特效制作。

本发明一种全息灯光脸部采集系统，包括灯光布置单元、信息采集单元、上位机；

所述灯光布置单元整体呈球体状，多个光源设置于所述球体内壁；单个所述光源可同时或交替发出偏振光与普通光；

所述信息采集单元设置于所述灯光布置单元上或单独设置，所述信息采集单元可采集与所述光源对应的普通光和偏振光信息；

所述灯光布置单元、所述信息采集单元分别与所述上位机连接。

进一步的，单个所述光源包括多个光珠，一部分光珠发出普通光，另一部分光珠发出偏振光；球体内单个光源的普通光和偏振光有多种灯光亮闪算法。

进一步的，发出偏振光的光珠均为普通光珠，当在普通光珠外面设置第一偏振片时，光线经过所述第一偏振片后成为偏振光；当普通光珠外没有设置第一偏振片，发出的光线为普通光。

进一步的，信息采集单元包括多台普通单反相机、多台高速单反相机、单台三维扫描仪器；均设置于球形灯光布置单元周围；所述普通单反相机用以采集多角度照片，通过照片建模软件自动生成3D模型；所述三维扫描仪器为生成3d模型第二套方案，用以现场采集球体中心位置人脸3D模型；多台高速单反相机含有第二偏振片，当球形架上光源通过不同方向照射出偏振光时可采集球体中心人脸的无高光贴图；当光源通过不同方向照射出普通光，可采集球体中心人脸的高光贴图，将多个相同方向无高光贴图和高光贴图进行对比计算，得出球体中心人脸表面凹凸信息，贴到3D模型上，让模型细节更加真实。

进一步的，球体光源闪烁亮灭有20余种方案，多台高速单反相机可每秒8-14同步采集。

进一步的，所述灯光布置单元包括若干个支撑脚、多个连接板和多个联杆；所述连接板周边呈放射性伸出若干个凸出部，所述凸出部上设置有与所述联杆相对应的螺孔，所述联杆与所述连接板螺栓连接；三个所述连接板和三个所述联杆组成三角形子单元，多个所述三角形子单元组成整个球体；所述支撑脚成竖直布置，每个所述支撑脚均与相应的连接板螺栓连接。

进一步的，所述连接板为五边形和六边形，五边形连接板 有5个凸出部，六边形连接板有6个凸出部；所述支撑脚的底部设置有稳定板。

进一步的，所述光源设置于所述连接板上或所述联杆的中部。

进一步的，所述灯光布置单元的球体直径不小于2米。

进一步的，所述光源之间通过电缆连接；多个所述光源通过解码器与所述上位机连接；所述信息采集单元通过快门控制装置与所述上位机连接。

本发明的有益效果为：光源能发出正常光和偏振光，同时采集脸部的高光图像（照片）和去除高光的图像，获得脸部全息信息，为影视剧后期制作中各种环境下的脸部真实再现提供基础；球体结构仅支撑脚、连接板、联杆三种构件，构件种类少，结构简单，可组装性强，组装效率高；本系统新颖、简单、效果好、效率高，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1所示为本发明实施例一种全息灯光脸部采集系统结构框图。

图2所示为本发明实施例一种全息灯光脸部采集系统结构示意图。

图3所示为光源示意图。

其中：1-灯光布置单元；2-信息采集单元；3-上位机；4-光源；41-光珠（包括普通光珠和偏振光光珠）；5-连接板； 12-联杆；13-支撑脚；21-普通单反相机；22-高速单反相机；23-三维扫描仪器；24-三脚架；51-五边形连接板；52-六边形连接板；131-稳定板。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1所示，本发明实施例一种全息灯光脸部采集系统，包括灯光布置单元1、信息采集单元2、上位机3；所述灯光布置单元1整体呈球体状（本文中所说的球体状，指的是为整球体或球体的一部分），球体直径不小于2米；多个光源4设置于所述球体内壁；单个所述光源4可同时或交替发出偏振光与普通光；所述信息采集单元2设置于所述灯光布置单元1上或单独设置，所述信息采集单元2可采集与所述光源4对应的普通光和偏振光信息；所述灯光布置单元1、所述信息采集单元2分别与所述上位机3连接。

优选的，单个所述光源4包括多个光珠41，如图3所示；一部分光珠41发出普通光，其余部分光珠41发出偏振光；为制备方便，所有光珠41均可以采用普通光珠；而需要发出偏振光的光珠41，可在普通光珠外面设置第一偏振片，光线经过所述第一偏振片后成为偏振光。相应的，所述信息采集单元2设置有与所述第一偏振片相对应的第二偏振片，用以采集偏振光的反射光线。图3给出了包括多个光珠41（部分为普通光光珠，部分为偏振光光珠）的光源4的一种布置方式，该光源4仅作为一个具体实施方式，不用以限制本发明；例如，还可以采用整体为圆形、椭圆形或其他形状的光源4；光珠41在单个光源4内的布置方式（包括光珠41的数量、偏振光光珠与普通光光珠的比例及排列），可根据实际需要确定。

优选的，所述信息采集单元2包括普通单反相机21和高速单反相机22，其中高速单反相机22含第二偏振片与所述第一偏振片相对应，用以采集偏振光的反射光线；

进一步优选，所述信息采集单元2包括多台普通单反相机21、多台高速单反相机22、单台三维扫描仪器23，均设置于球形灯光布置单元1周围；所述普通单反相机21用以采集多角度照片，通过照片建模软件自动生成3D模型；所述三维扫描仪器23，用以现场采集球体中心位置人脸3D模型（3D建模备用方案）；所述多台普通单反相机21、多台高速单反相机22、单台三维扫描仪器23均可以设置在球体内壁，也可以设置在球体外部；例如在图2中，高速单反相机22设置在球体外部的三角架24上。

所述光源4以每秒10-14次变化照射在球体中心的人物脸部，通过多台所述高速单反相机22同步每秒10-14张采集球心位置的人物面部信息，所采集回来的面部信息贴图进行计算，用三维软件贴至所述3D模型上。

所述灯光布置单元1可采用多种方式实现，现有的薄壁球体结构均可以采用。优选的，如图2所示，所述灯光布置单元1包括若干个支撑脚13、多个连接板5和多个联杆12；所述连接板5周边呈放射性伸出若干个凸出部，所述凸出部上设置有与所述联杆12相对应的螺孔，所述联杆12与所述连接板5螺栓连接；三个所述连接板5和三个所述联杆12组成三角形子单元，多个所述三角形子单元组成整个球体；所述支撑脚13呈竖直布置，每个所述支撑脚13均与相应的连接板5螺栓连接，所述支撑脚13的底部可以设置稳定板131，以增加结构稳定性。所述连接板5可采用五边形和六边形，五边形连接板51有5个凸出部，六边形连接板52有6个凸出部。

优选的，所述光源4可设置于所述连接板5上，也可以设置在所述联杆12的中部，具体根据实际要求确定。

所述光源4之间通过电缆连接，运用电缆连接使光源4控制时间更短；多个所述光源4通过解码器与所述上位机3连接；所述信息采集单元2通过快门控制装置与所述上位机3连接。

实际使用时，被拍摄的人处于灯光布置单元1的球体中心位置，信息采集单元2可以在一个或多个角度同时拍摄人脸，此处仅以一个角度拍摄为例说明：拍摄时，快门控制装置设定拍摄速度，比如每秒10-14帧（仅为举例，不用于限制本发明），其中部分帧数（例如其中7帧）拍摄时，仅开启所有光源4的普通光（此时，光源的偏振光关闭），与之对应，信息采集单元2中的多台普通单反相机21同时采集到人脸的多角度高光图像；通过照片建模软件自动生成人脸3D模型；也可以通过三维扫描仪器23现场采集球体中心位置人脸3D模型；另外部分的帧数（例如剩下的3-7帧）拍摄时，仅开启所有光源4的偏振光（此时，光源的普通光关闭），与之对应，信息采集单元2中的多台高速单反相机22同时采集到人脸的无高光贴图；通过对获取的高光图像和去除高光后的图像的对比计算处理，即可得到人脸表面的凹凸信息（全息图像），贴到前述建立的3D模型上，让模型细节更加真实；用于影视剧后期制作中各种环境的脸部特效，如脸部由年轻变老、脸部灼伤、半人半妖脸、档期不够CG人来凑等等特效。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (10)

1.一种全息灯光脸部采集系统，其特征在于，包括灯光布置单元、信息采集单元、上位机；

所述灯光布置单元整体呈球体状，多个光源设置于所述球体内壁；单个所述光源可同时或交替发出偏振光与普通光；

所述信息采集单元设置于所述灯光布置单元上或单独设置，所述信息采集单元可采集与所述光源对应的普通光和偏振光信息；

所述灯光布置单元、所述信息采集单元分别与所述上位机连接。

2.如权利要求1所述的全息灯光脸部采集系统，其特征在于，单个所述光源包括多个光珠，一部分光珠发出普通光，另一部分光珠发出偏振光。

3.如权利要求2所述的全息灯光脸部采集系统，其特征在于，发出偏振光的光珠为普通光珠，其外面设置有第一偏振片，光线经过所述第一偏振片后成为偏振光。

4.如权利要求3所述的全息灯光脸部采集系统，其特征在于，所述信息采集单元包括普通单反相机和高速单反相机，其中高速单反相机含第二偏振片与所述第一偏振片相对应，用以过滤偏振光的反射光线。

5.如权利要求4所述的全息灯光脸部采集系统，其特征在于，所述信息采集单元包括多台普通单反相机、多台高速单反相机、单台三维扫描仪器，均设置于球形灯光布置单元周围；所述普通单反相机用以采集多角度照片，通过照片建模软件自动生成3D模型；所述三维扫描仪器为生成3D模型第二套方案，用以现场采集球体中心位置人脸3D模型；所述光源每秒8-14次变化照射在球体中心的人物脸部，通过多台所述高速单反相机同步每秒8-14张采集球心位置的人物面部信息，所采集回来的面部信息贴图进行计算，用三维软件贴至所述3D模型上。

6.如权利要求1-5任一项所述的全息灯光脸部采集系统，其特征在于，所述灯光布置单元包括若干个支撑脚、多个连接板和多个联杆；

所述连接板周边呈放射性伸出若干个凸出部，所述凸出部上设置有与所述联杆相对应的螺孔，所述联杆与所述连接板螺栓连接；

三个所述连接板和三个所述联杆组成三角形子单元，多个所述三角形子单元组成整个球体；

所述支撑脚成竖直布置，每个所述支撑脚均与相应的连接板螺栓连接。

7.如权利要求6所述的全息灯光脸部采集系统，其特征在于，所述连接板为五边形和六边形，五边形连接板 有5个凸出部，六边形连接板有6个凸出部；所述支撑脚的底部设置有稳定板。

8.如权利要求6所述的全息灯光脸部采集系统，其特征在于，所述光源设置于所述连接板上或所述联杆的中部。

9.如权利要求1-5、6-8任一项所述的全息灯光脸部采集系统，其特征在于，所述灯光布置单元的球体直径不小于3米。

10.如权利要求1所述的全息灯光脸部采集系统，其特征在于，所述光源之间通过电缆连接；多个所述光源通过解码器与所述上位机连接；所述信息采集单元通过快门控制装置与所述上位机连接。