CN218587257U - 一种三维人脸纹理数据采集设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于拍摄辅件技术领域，公开了一种三维人脸纹理数据采集设备及系统，所述三维人脸纹理数据采集设备包括升降支架、第一弧形轨道、第二弧形轨道、采像组件和光照组件；所述第一弧形轨道与升降支架连接；所述第二弧形轨道与升降支架连接；所述采像组件与第一弧形轨道滑动连接；所述光照组件与第二弧形轨道滑动连接；所述第一弧形轨道和第二弧形轨道同心设置，所述第一弧形轨道位于第二弧形轨道的外侧。本实用新型能够量化角度范围，覆盖所需角度以采集相应的人脸纹理数据。本实用新型还公开了一种具有上述三维人脸纹理数据采集设备的三维人脸纹理数据采集系统。

Description

一种三维人脸纹理数据采集设备及系统

技术领域

本实用新型属于拍摄辅件技术领域，尤其涉及一种三维人脸纹理数据采集设备及系统。

背景技术

计算机图形学可用于模拟真实世界，其模拟过程大致分为建模、渲染和动画三个板块。为了让真实的人脸可以在计算机上的三维虚拟场景中显示和驱动，需要对人脸进行三维建模。对人脸进行三维建模有几个大体的步骤：一是需要得到三维网格顶点及其关联关系，该信息可以重构出人脸的几何特征；二是需要对网格顶点进行纹理贴图，该技术可以让人脸显示颜色和细节；三是进行绑定（rigging），采用骨骼动画或者变形动画的技术驱动人脸。

其中，三维人脸的纹理建模，主要解决的是在不同光照下，人脸应该如何呈现颜色和细节的问题。不同人脸的皮肤，其颜色、皱纹、斑点都不同，并且在不同光照、不同光照角度下，呈现的光反射细节、阴影细节也都不同。因此，为了建模这些纹理信息，需要高质量的人脸纹理数据集。

通常，为了建模三维人脸纹理，需要通过调整相机角度，以收集不同光照环境下的人脸纹理信息，以包含足够多的人脸表面细节、阴影和反射信息。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种三维人脸纹理数据采集设备，能够量化角度范围，覆盖所需角度以采集相应的人脸纹理数据。本实用新型还公开了一种具有上述三维人脸纹理数据采集设备的三维人脸纹理数据采集系统。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种三维人脸纹理数据采集设备，包括：

升降支架；

第一弧形轨道，所述第一弧形轨道与升降支架连接；

第二弧形轨道，所述第二弧形轨道与升降支架连接；

采像组件，所述采像组件与第一弧形轨道滑动连接；以及

光照组件，所述光照组件与第二弧形轨道滑动连接；

其中，所述第一弧形轨道和第二弧形轨道同心设置，所述第一弧形轨道位于第二弧形轨道的外侧。

所述第一弧形轨道和第二弧形轨道能够分为与采像组件和光照组件提供合适的位置，其中，光照组件的不同位置能够为采像组件提供不同角度的光源，所述采像组件能够在第二弧形轨道上匀速运动，以实现在某一角度光源下，不同位置的图像采集；所述升降支架能够对高度进行调节，以更好的满足拍摄位置的要求。

优选的，还包括：

连接板，所述连接板与升降支架连接；

其中，所述第一弧形轨道通过连接板与第二弧形轨道连接。

所述连接板将第一弧形轨道和第二弧形轨道连接为一体，以满足高度同步调节的需求，如此方便使用者操作。

优选的，所述升降支架包括：

第一支架，所述第一支架沿其轴向设置有若干均匀排布的第一销孔；以及

第二支架，所述第二支架在第一支架的内侧与第一支架活动连接，所述第二支架设置有若干与第一销孔配合的第二销孔；

其中，所述第一支架和第二支架通过对应的第一销孔和第二销孔连接，以禁止第一支架和第二支架相对运动；

所述连接板设置于第二支架远离第一支架的一端。

所述升降支架通过改变第二支架的位置以实现高度调节。

优选的，还包括：

工字底座；

其中，所述第一支架远离第二支架的一端连接于工字底座的中部。

所述工字底座能够将采集设备平稳的放置于地面，以确保采像组件和光照组件的运动稳定性。

优选的，所述采像组件和光照组件分别通过驱动机构与第一弧形轨道和第二弧形轨道连接；

所述驱动机构包括：

齿条，所述齿条设置于第一弧形轨道或第二弧形轨道；

座体，用于连接采像组件或光照组件；

齿轮，所述齿轮的一端与座体转动连接，另一端与齿条啮合；以及

滑块，所述滑块与座体连接，所述滑块与第一弧形轨道或第二弧形轨道滑动连接；

其中，所述齿轮具有用于驱动其转动的电机。

所述采像组件和光照组件通过同样结构的驱动机构实现位移；该结构安装方便，操作简单，故障率低。

优选的，所述驱动机构还包括：

至少一个定位滑轮，任意一个定位滑轮转动连接于座体，任意一个定位滑轮与第一弧形轨道或第二弧形轨道的外缘接触。

定位滑轮能够避免座体位移时产生摆动，从而确保光照和采像的准确性。

优选的，任意一个定位滑轮具有凹槽；

所述第一弧形轨道或第二弧形轨道的外缘在凹槽内与定位滑轮滑动连接。

所述凹槽能够进一步对底座实现限位，更好的满足稳定性位移的要求。

优选的，所述驱动机构还包括：

至少一对定位滑轮，相对应的两个定位滑轮分别位于第一弧形轨道或第二弧形轨道的两侧。

当定位滑轮具有两个，分别位于任意一个弧形轨道的两侧时，能够进一步确保相应弧形轨道上的座体的运动稳定性。

优选的，还包括：

限位挡块，所述限位挡块设置于第一弧形轨道和/或第二弧形轨道的端部。

所述限位挡块能够避免采样组件和/或光照组件过度运动而驶出第一弧形轨道和/或第二弧形轨道。

一种三维人脸纹理数据采集系统，包括：

如上所述的一种三维人脸纹理数据采集设备；以及

红外遥控器，用于控制采像组件相对于第一弧形轨道滑动，以及控制光照组件相对于第二弧形轨道滑动。

所述采像组件和光照组件的位移可以通过红外遥控器控制，为使用者提供便利的可操作性。

和现有技术相比，本实用新型能够实现光照组件位置的多角度设置，并为采像组件提供合适的采像角度，以通过光照组件和采像组件协同工作，采集更为丰富的人脸纹理数据；本实用新型可实现高度调节，适应不同高度的人脸纹理数据采集；此外，本实用新型能够为光照组件和采像组件确保位移稳定性，提高人脸纹理数据采集的准确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中第一弧形轨道和第二弧形轨道的设置示意图；

图2为本实用新型实施例中升降支架的示意图；

图3为本实用新型实施例的一种示意图；

图4为本实用新型实施例的另一种示意图；

图5为本实用新型实施例中驱动机构的示意图。

图中：1-第一弧形轨道；2-第二弧形轨道；3-连接板；4-第一支架；5-第二支架；6-第一销孔；7-第二销孔；8-工字底座；9-固定支架；10-齿条；11-座体；12-齿轮；13-滑块；14-定位滑轮；15-限位挡块。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种三维人脸纹理数据采集设备，包括升降支架、第一弧形轨道1、第二弧形轨道2、采像组件和光照组件；所述第一弧形轨道1与升降支架连接；所述第二弧形轨道2与升降支架连接；所述采像组件与第一弧形轨道1滑动连接；所述光照组件与第二弧形轨道2滑动连接；所述第一弧形轨道1和第二弧形轨道2同心设置，所述第一弧形轨道1位于第二弧形轨道2的外侧。

在图1中，未示出采像组件和光照组件。

在本实施例中，所述第一弧形轨道1能够对采像组件实现180°位移，所述第二弧形轨道2能够对光照组件实现180°位移。

在具体使用过程中，采集人脸纹理数据的测试者站在采集设备前方，通过升降支架调节高度使测试者的人脸与第一弧形轨道1和第二弧形轨道2的圆心平齐；然后确定光照组件的角度，再驱动采像组件位移180°，以此完成一轮人脸纹理数据采集。

之后重新调整光照组件的位置，重复以上步骤即可。

如图3所示，在本实施例中，采像组件和光照组件均在水平面内运动。当然，在另外一些实施例中，如图4所示也可以在垂直面内运动，或在其他倾斜于水平面的平面内运动。

图3和图4未示出采像组件和光照组件。

在本实施例中，所述光照组件为补光灯，其可以在不同亮度、不同色彩等不同类型的光源之间选择。所述采像组件为RGB相机。

为了更好的使用本实施例，还包括连接板3，所述连接板3与升降支架连接；所述第一弧形轨道1通过连接板3与第二弧形轨道2连接。

在本实施例中，所述连接板3连接于第一弧形轨道1的中部，以及第二弧形轨道2的中部。如图1所示，所述连接板3具有三个连接孔，三个连接孔沿连接板3的长度方向均匀排布，从上至下第一个连接孔用于连接第一弧形轨道1，第三个连接孔用于连接第二弧形轨道2，第二个连接孔则连接于升降支架。当然，为了保证稳定性，可以通过多个连接孔连接与第一弧形轨道1或第二弧形轨道2或升降支架。

可以理解的是，上述设置的基础是并未产生与光照组件和/或采像组件的运动干涉。

为了更好的使用本实施例，所述升降支架包括第一支架4和第二支架5；所述第一支架4沿其轴向设置有若干均匀排布的第一销孔6；所述第二支架5在第一支架4的内侧与第一支架4活动连接，所述第二支架5设置有若干与第一销孔6配合的第二销孔7；所述第一支架4和第二支架5通过对应的第一销孔6和第二销孔7连接，以禁止第一支架4和第二支架5相对运动；所述连接板3设置于第二支架5远离第一支架4的一端。

所述第一支架4的横截面积大于第二支架5的横截面积，因此第二支架5能够在第一支架4内自由活动，由此利用螺母和螺钉，在连接任意一个第一销孔6和任意一个第二销孔7后，能够实现第一支架4和第二支架5的相对静止。该结构调节简单、易操作，且能够保证合适的稳定性。

为了更好的使用本实施例，还包括工字底座8；所述第一支架4远离第二支架5的一端连接于工字底座8的中部。

所述工字底座8包括两根平行设置的纵杆和一根横杆，所述横杆的两端分别连接于两根纵杆的中部。所述第一支架4连接于横杆的中部。

在本实施例中，所述第二支架5远离第一支架4的一端设有固定支架9，即连接板3连接于固定支架9。

如图5所示，为了更好的使用本实施例，所述采像组件和光照组件分别通过驱动机构与第一弧形轨道1和第二弧形轨道2连接；所述驱动机构包括齿条10、座体11、齿轮12和滑块13；所述齿条10设置于第一弧形轨道1或第二弧形轨道2；所述座体11用于连接采像组件或光照组件；所述齿轮12的一端与座体11转动连接，另一端与齿条10啮合；所述滑块13与座体11连接，所述滑块13与第一弧形轨道1或第二弧形轨道2滑动连接；所述齿轮12具有用于驱动其转动的电机。

由于采像组件和光照组件的驱动机构的结构相同，因此，本实施例以采像组件的驱动机构进行详细阐述，此处不再累述光照组件的驱动机构。

在本实施例中，所述座体11的一侧安装采像组件，另一侧与齿轮12连接，由此，当电机启动时，其能够通过齿轮12的转动，在座体11通过滑块13与第一弧形轨道1滑动连接的基础上，携带采像组件沿齿条10的延伸方向运动。可以理解的是，在本实施例中，所述齿条10的延伸方向平行于第一弧形轨道1的延伸方向。

所述齿条10位于第一弧形轨道1的其中一侧，所述连接板3连接于第一弧形轨道1的另外一侧，以避免运动干涉。

为了更好的使用本实施例，所述驱动机构还包括至少一个定位滑轮14，任意一个定位滑轮14转动连接于座体11，任意一个定位滑轮14与第一弧形轨道1的外缘接触。

具体的，所述驱动机构还包括至少一对定位滑轮14，相对应的两个定位滑轮14分别位于第一弧形轨道1的两侧。

在本实施例中，所述驱动机构包括四个定位滑轮14，两两分布与第一弧形轨道1的两侧，任意相邻的两个定位滑轮14的连线呈四边形，由此确保座体11的滑动稳定性。

此外，任意一个定位滑轮14具有凹槽；所述第一弧形轨道1的外缘在凹槽内与定位滑轮14滑动连接。

由此，定位滑轮14将对应位置的第一弧形轨道1的外缘的一部分容纳至凹槽内，从而通过多个定位滑轮14实现左右位置限位的基础上，实现了上下位置的限位。

需要强调的是，光照组件的驱动机构与采像组件的驱动机构的结构相同，此处不再累述光照组件的驱动机构。

为了更好的使用本实施例，还包括限位挡块15，所述限位挡块15设置于第一弧形轨道1和/或第二弧形轨道2的端部。

在本实施例中，所述第一弧形轨道1和第二弧形轨道2的端部均设有限位挡块15，因此限位挡块15的数量为四个。由此避免采像组件从第一弧形轨道1上驶出，避免光照组件从第二弧形轨道2上驶出。

在上述实施例的基础上，本实施例应用于一种三维人脸纹理数据采集系统，其还包括红外遥控器；所述红外遥控器用于控制采像组件相对于第一弧形轨道1滑动，以及控制光照组件相对于第二弧形轨道2滑动。

具体的，所述红外遥控器能够同时控制采像组件的驱动机构和光照组件的驱动机构的运动，也可以通过两个不同的红外遥控器实现单独控制。

可以理解的是，任意一个驱动机构具有控制器，通过红外遥控器能够通过控制器实现对电机的驱动，该控制器为工作人员可以直接实现的现有技术，除了启动电机外，还能够控制电机转动速度和方向，例如，基于DRV8825的42/57步进电机驱动控制器。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种三维人脸纹理数据采集设备，其特征在于，包括：

升降支架；

第一弧形轨道，所述第一弧形轨道与升降支架连接；

第二弧形轨道，所述第二弧形轨道与升降支架连接；

采像组件，所述采像组件与第一弧形轨道滑动连接；以及

光照组件，所述光照组件与第二弧形轨道滑动连接；

其中，所述第一弧形轨道和第二弧形轨道同心设置，所述第一弧形轨道位于第二弧形轨道的外侧。

2.如权利要求1所述的一种三维人脸纹理数据采集设备，其特征在于，还包括：

连接板，所述连接板与升降支架连接；

其中，所述第一弧形轨道通过连接板与第二弧形轨道连接。

3.如权利要求2所述的一种三维人脸纹理数据采集设备，其特征在于，所述升降支架包括：

第一支架，所述第一支架沿其轴向设置有若干均匀排布的第一销孔；以及

第二支架，所述第二支架在第一支架的内侧与第一支架活动连接，所述第二支架设置有若干与第一销孔配合的第二销孔；

其中，所述第一支架和第二支架通过对应的第一销孔和第二销孔连接，以禁止第一支架和第二支架相对运动；

所述连接板设置于第二支架远离第一支架的一端。

4.如权利要求3所述的一种三维人脸纹理数据采集设备，其特征在于，还包括：

工字底座；

其中，所述第一支架远离第二支架的一端连接于工字底座的中部。

5.如权利要求1所述的一种三维人脸纹理数据采集设备，其特征在于，所述采像组件和光照组件分别通过驱动机构与第一弧形轨道和第二弧形轨道连接；

所述驱动机构包括：

齿条，所述齿条设置于第一弧形轨道或第二弧形轨道；

座体，用于连接采像组件或光照组件；

齿轮，所述齿轮的一端与座体转动连接，另一端与齿条啮合；以及

滑块，所述滑块与座体连接，所述滑块与第一弧形轨道或第二弧形轨道滑动连接；

其中，所述齿轮具有用于驱动其转动的电机。

6.如权利要求5所述的一种三维人脸纹理数据采集设备，其特征在于，所述驱动机构还包括：

至少一个定位滑轮，任意一个定位滑轮转动连接于座体，任意一个定位滑轮与第一弧形轨道或第二弧形轨道的外缘接触。

7.如权利要求6所述的一种三维人脸纹理数据采集设备，其特征在于，任意一个定位滑轮具有凹槽；

所述第一弧形轨道或第二弧形轨道的外缘在凹槽内与定位滑轮滑动连接。

8.如权利要求5所述的一种三维人脸纹理数据采集设备，其特征在于，所述驱动机构还包括：

至少一对定位滑轮，相对应的两个定位滑轮分别位于第一弧形轨道或第二弧形轨道的两侧。

9.如权利要求1所述的一种三维人脸纹理数据采集设备，其特征在于，还包括：

限位挡块，所述限位挡块设置于第一弧形轨道和/或第二弧形轨道的端部。

10.一种三维人脸纹理数据采集系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～9任一项所述的一种三维人脸纹理数据采集设备；以及

红外遥控器，用于控制采像组件相对于第一弧形轨道滑动，以及控制光照组件相对于第二弧形轨道滑动。

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