一种基于三向ccd的三维激光下的面部纹理特征扫描仪的制作方法
【专利摘要】一种基于三向CCD的三维激光面部特征扫描仪，包括机械部分、图像采集部分以及计算机；机械部分包括激光扫描仪、扫描驱动器以及步进电机，步进电机与扫描驱动器相连，扫描驱动器与激光扫描仪相连；图像采集部分包括图像采集卡以及与光感热敏传感器，光感热敏传感器与图像采集卡、扫描驱动器相连；图像采集卡与计算机相连。本实用新型中激光扫描仪采集到的三维图像数据以及光感热敏传感器采集到的图像，进行数据重叠，将感应到的热成像区投影到三维面部图像中，呈现出详细的三维人体面部图。
【专利说明】
一种基于三向CCD的三维激光下的面部纹理特征扫描仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种面部纹理特征扫描仪，具体涉及一种基于三向CCD的三维激光下的面部纹理特征扫描仪。
【背景技术】
[0002]面诊是几千年来中医理论精华的一部分，是中医“望、闻、问、切”之一，健康的人脸上应该是干干净净，色泽红润有光泽。刚出生的婴儿脸上通常都是干干净净的；随着岁月的增长以及空气、水、食物添加剂、环境污染、基因变化、精神压力等多种因素的影响，人体健康受到伤害，面部就会逐步产生症状。
[0003]但是医师肉眼的观察力毕竟是有限的，而且医师与医师之间也会掺杂很多不定因素，毕竟人与人的观察和认知也会存在一定的差异，所以为了更加精确及稳定的对患者的面部进行相关的面诊工作，采用了一定的技术支持，那就是利用三维激光的照射，获取专业的图像进行分析，从而可以归一化的通过对患者面部的纹理和毛孔分析得到相应的病情诊断。
[0004]传统的三维激光扫描技术可以称作实景复制技术，三维激光扫描仪突破了传统的单点测量方法，同时具有高效率、高精度的独特优势，将其应用到面诊中也是科技与医学的再一次融合，三维激光扫描技术可以提供人体面部的三维数据，更加全面的对人物面部的纹理、痘印、毛孔等医学特征做出全面的扫描，通过扫描可以获取高精度、高分辨率的面部模型结构。
[0005]在传统单一的测量概念中，通常测量的数据或者图片一般都是二维数据(如CAD出图)，所以在对人体面部这一立体的特征进行分析和研究时总是比较片面的，不能做到分析的全方位和完整性。
[0006]针对人体面部的纹理、表皮的毛孔、深层的毛细血管等结构特征分析，通过三维立体结构同时结合中医穴位的相关知识，应用于现代医学、医学整形、现代美容学和人体动画对于面部表皮的细微分析与研究，对于其相应的相关病情和具体的美容修复以及美容理疗业有很大的帮助。具体内容涉及到基于三向CCD三维激光的相应设备和采集设备，可将该技术创新广泛应用于医学、美容院、美理疗、刑侦案件、军事等各个方面。特别是逐步数字化的今天，三维已经逐渐成为主流趋势。
【实用新型内容】
[0007]针对现在大多数的面诊存在一定的肉眼识别的不定因素，本实用新型的目的在于，提供一种基于三向CCD三维激光扫描的人体面部图像扫描仪，该扫描仪能够呈现出详细的三维人体面部图。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术方案:
[0009]—种基于三向CXD的三维激光面部特征扫描仪，包括机械部分、图像采集部分以及计算机；
[0010]其中，机械部分包括激光扫描仪、扫描驱动器以及步进电机，步进电机与扫描驱动器相连，扫描驱动器与激光扫描仪相连；
[0011]图像采集部分包括图像采集卡以及与光感热敏传感器，光感热敏传感器与图像采集卡、扫描驱动器相连；
[0012]图像采集卡与计算机相连。
[0013]所述激光扫描仪包括在竖直方向设置的3个摄像机，相邻的摄像机之间设置有一组激光条。
[0014]所述摄像机为(XD摄像机。
[0015]所述一组激光条中的激光条个数为2。
[0016]所述机械部分设置在人体头部模型一侧。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果:本实用新型通过设置激光扫描仪、扫描驱动器以及步进电机，步进电机与扫描驱动器相连，扫描驱动器与激光扫描仪相连;扫描驱动器来控制机械部分的工作；图像采集部分包括图像采集卡以及与光感热敏传感器，光感热敏传感器与图像采集卡、扫描驱动器相连;激光扫描仪采集到的三维图像数据以及光感热敏传感器采集到的图像，进行数据重叠，将感应到的热成像区投影到三维面部图像中，呈现出详细的三维人体面部图。
[0018]进一步的，本实用新型采用三个摄像机来补偿三维激光的部分盲区，由上而下的对面部进行全方位的数据采集，构成一个完整的图像采集结构，在此基础上只需移动相应的激光条，因此扫描面部的时间也是相对比较少的，同时也可以获得更加全面而又精准的三维立体面部成像。
[0019]进一步的，本实用新型基于摄像机使得结果更将完整和直观。同时利用两个摄像机中间的激光照射使得人体面部的采集变得用时更短，大大的提高了工作时的效率，在各个方面的性能都有一个好的提升。这样就减少了因为主观因素而导致的种种不稳定因素，从而在应用时起到本实用新型应有的目的和相应的效果，从而更好的体现在医学、美容、军事等专业领域。
[0020]进一步的，本实用新型采用摄像机三维激光，优势在于可以将主体目标变得更加生动，摄像机每次测量的数据包含XYZ点的相应坐标信息，与此同时还包括RGB颜色信息以及物体反色率等信息，这样全面的信息能给人一种面部在电脑里真实体再现的场景，这是普通视觉所无法代替的。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的基于三向CCD三维激光的人体面部扫描仪其中的设备示意图。
[0022]图中，I为C⑶摄像机，2为激光条，3为人体头部模型。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0024]参见图1，本实用新型包括机械部分、图像采集部分以及计算机;机械部分设置在人体头部模型3—侧，机械部分包括激光扫描仪、扫描驱动器以及步进电机，步进电机与扫描驱动器相连，扫描驱动器与激光扫描仪相连;扫描驱动器来控制机械部分的工作；图像米集卡和计算机相连，图像采集卡将激光扫描仪采集到的数据和光感热敏传感器进行收集后，交付给计算机，并由计算机进行图片的成像和数据的最终保存。
[0025]本实用新型还包括同步数据部分，同步数据部分与机械部分、计算机相连，以确保数据的实时性;扫描驱动器连接有步进电机和光感热敏传感器，步进电机进一步控制激光扫描仪的摆动位置，而光感热敏传感器则测量相关的面部热成像数据，并将数据交回给数据采集卡;最后，由图像采集卡将数据交给计算机。。
[0026]其中，机械部分包括在竖直方向设置的3个摄像机，相邻的摄像机之间设置有一组激光条。所述摄像机为CCD摄像机I，并且一组激光条中的激光条2个数为2。
[0027]图像采集卡采集的数据包括机械部分采集的数据和光感热敏传感器采集的数据；同步数据部分保证扫描驱动器、计算机的屏幕显示器和步进电机的数据的同步。计算机根据同步数据部分反馈的数据来控制扫描仪等器件的运作，比如，调整摄像机或激光条的高度，以对准人面部。利用同步数据部分将图像采集卡采集的机械部分的数据与光感热敏传感器的数据汇总，也就是将扫描仪采集到的三维图像数据以及光感热敏传感器采集到的图像，进行数据重叠，将感应到的热成像区投影到三维面部图像中，呈现出详细的三维人体面部图。
[0028]本实用新型通过将三个CCD摄像机(S卩CXD电荷耦合器)分别置于上中下位置，同时三个CCD电荷耦合器中间分别再放置4个激光条与CCD摄像机嵌在一起，构成初步的三向CCD的三维激光下的面部特征扫描仪。
[0029]通过激光条和CCD的相互配合，从而采集到完整精确的面部数据结构，得到立体的三维头部特征成像。
[0030]具体的，该扫描仪的通过4根激光条对人体面部进行照射，发出四条平行激光束，也就是可以产生四条平行的光带，光带的位置和其相应的高度可以通过改变放置的位置而进行调整，通过精密的加工和方向的调节装置得到保证，与此同时，三个CCD摄像机分别嵌入激光条的上方、中间和下方，与激光束相辅相成，不但可以利用这一设置弥补激光条对盲区采集的不完整，同时也可以更加高效的完成对目标物体的采集。从而得到高效完整的面部三维特征数据的采集。
[0031 ]三维激光面部特征扫描仪工作过程如下:
[0032]将人体面部朝向三维激光的照射方向，开始扫描时，在扫描期间，应当保持面部对准扫描机，同时保持静止不动或者尽可能小的减小运动所带来的模糊状况，以提高扫描的时间和扫描的效率。根据具体的需求，可相应的对人体头部侧面和后面分别进行扫描，获取局部三维立体效果或者整体的三维立体效果图。
[0033]本实用新型利用激光条对人体面部进行照射，与此同时，三个CCD摄像机分别嵌入激光条的上方、中间和下方，与激光束相辅相成，完成各个方位无死角的成像展示，这种采集方法也具有较高的效率，可以精确高效的采集人体面部的三维纹理特征，实现立体的面部表皮结构和深层纹理。
【主权项】
1.一种基于三向CCD的三维激光面部特征扫描仪，其特征在，包括机械部分、图像采集部分以及计算机； 其中，机械部分包括激光扫描仪、扫描驱动器以及步进电机，步进电机与扫描驱动器相连，扫描驱动器与激光扫描仪相连； 图像采集部分包括图像采集卡以及光感热敏传感器，光感热敏传感器与图像采集卡、扫描驱动器相连； 图像采集卡与计算机相连。2.根据权利要求1所述的一种基于三向CCD的三维激光面部特征扫描仪，其特征在，所述激光扫描仪包括在竖直方向设置的3个摄像机(I)，相邻的摄像机之间设置有一组激光条。3.根据权利要求2所述的一种基于三向CCD的三维激光面部特征扫描仪，其特征在，所述摄像机为CCD摄像机。4.根据权利要求2所述的一种基于三向CCD的三维激光面部特征扫描仪，其特征在，所述一组激光条中的激光条(2)个数为2。5.根据权利要求1所述的一种基于三向CCD的三维激光面部特征扫描仪，其特征在，所述机械部分设置在人体头部模型(3)—侧。
【文档编号】A61B5/00GK205672016SQ201620396107
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月4日 公开号201620396107.7, CN 201620396107, CN 205672016 U, CN 205672016U, CN-U-205672016, CN201620396107, CN201620396107.7, CN205672016 U, CN205672016U
【发明人】张艺, 王卫星, 王珊珊, 黄小君
【申请人】长安大学