一种基于双摄像头的三维建模方法及装置与流程

本发明涉及移动通讯领域，特别是涉及一种基于双摄像头的三维建模方法及装置。

背景技术：

目前手机行业发展迅速，手机双摄像头也将不断进入大众视野，结合双摄像头特点和发展趋势，其能较为容易的构建三维图像。同时，三维发型设计和三维服装设计的相关软件和技术也越来越成熟，如：Marvelous Designer服装设计软件和Hair Pro 7.0light发型设计软件等被众多专业和非专业人士使用。

针对三维发型设计和三维服装设计，对具体个人三维模型的建立上比较复杂，需对各个方面的参数进行设置，精度上也比较低，且大都只能依赖电脑进行相关设计，灵活性和通用性不够。

针对相关技术中三维发型和服装设计的灵活性和通用性不够的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中三维发型和服装设计的灵活性和通用性不够的问题，本发明提供了一种基于双摄像头的三维建模方法及装置，用以解决上述技术问题。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种基于双摄像头的三维模型构建方法，其中，该方法包括：利用双摄像头针对目标对象拍摄二维图片；基于该二维图片设置具备X轴和Y轴的二维坐标；利用双摄像头测量物距；其中，所述物距是目标对象到摄像头平面的水平距离；基于所述物距以及所述二维坐标，设置以双摄像头的中间点为原点、具备X轴Y轴Z轴的三维坐标系；利用所述双摄像头，至少对所述目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行三维图像采集，构建三维模型。

优选地，利用双摄像头测量物距，包括：获取第一位置距离x1和第二位置距离x2；其中，所述x1是目标对象在第一传感器上的投影点，与所述第一传感器的中心点的距离；所述x2是目标对象在第二传感器上的投影点，与所述第二传感器的中心点的距离；所述第一传感器对应于双摄像头中的一个摄像头，所述第二传感器对应于双摄像头中的另一个摄像头；基于公式：x1/f＝x/L和x2/f＝(x+d)/L，计算得到物距L；其中，f为双摄像头的等效中心到传感器的距离，d为第一传感器和第二传感器的中心点的距离。

优选地，基于所述物距以及所述二维坐标，设置三维坐标系，包括：基于所述二维坐标，在所述二维图片中选取目标对象上的多个目标像素点，确定目标像素点的二维坐标(X0，Y0)；根据所述物距L，二维坐标(X0，Y0)，以及公式L^2＝X0^2+Y0^2+Z0^2，计算得到目标像素点的三维坐标(X0，Y0，Z0)；基于所述多个目标像素点的三维坐标，设置以双摄像头的中间点为原点、具备X轴Y轴Z轴的三维坐标系。

优选地，利用所述双摄像头，至少对所述目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行三维图像采集，包括：计算目标对象的人体中心线与双摄像头平面的垂直距离Lz＝min(Z0)+人体部位最大厚度/2；其中，所述min(Z0)为所述多个目标像素点的三维坐标中数值最小的Z0；利用所述Lz以及终端内置的陀螺仪，以目标对象的人体中心线为轴，引导用户围绕所述目标对象利用所述双摄像头，至少对所述目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行图像拍摄。

优选地，构建所述三维模型之后，所述方法还包括：基于所述三维模型确定所述目标对象的外表特征和着装风格，结合发型与装扮数据库，匹配出适合所述目标对象的发型和服装；将匹配出的所述发型和服装与所述三维模型相融合，展示给用户。

优选地，构建所述三维模型之后，所述方法还包括：提供用户设计界面；其中，所述用户设计界面是用户为所述三维模型进行发型与服装设计操作的界面；将用户为所述三维模型设计的发型与服装，与所述三维模型相融合，展示给用户。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种基于双摄像头的三维模型构建装置，其中，该装置包括：测量模块，用于利用双摄像头针对目标对象拍摄二维图片；基于该二维图片设置具备X轴和Y轴的二维坐标；利用双摄像头测量物距；其中，所述物距是目标对象到摄像头平面的水平距离；三维坐标搭建模块，用于基于所述物距以及所述二维坐标，设置以双摄像头的中间点为原点、具备X轴Y轴Z轴的三维坐标系；模型构建模块，用于利用所述双摄像头，至少对所述目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行三维图像采集，构建三维模型。

优选地，所述测量模块包括：第一测量单元，用于获取第一位置距离x1和第二位置距离x2；其中，所述x1是目标对象在第一平面传感器传感器上的投影点，与所述第一传感器的中心点的距离；所述x2是目标对象在第二传感器上的投影点，与所述第二传感器的中心点的距离；所述第一传感器对应于双摄像头中的一个摄像头，所述第二传感器对应于双摄像头中的另一个摄像头；第二测量单元，用于基于公式：x1/f＝x/L和x2/f＝(x+d)/L，计算得到物距L；其中，f为双摄像头的等效中心到传感器的距离，d为第一传感器和第二传感器的中心点的距离。

优选地，所述三维坐标搭建模块包括：第一搭建单元，用于基于所述二维坐标，在所述二维图片中选取目标对象上的多个目标像素点，确定目标像素点的二维坐标(X0，Y0)；第二搭建单元，用于根据所述物距L，二维坐标(X0，Y0)，以及公式L^2＝X0^2+Y0^2+Z0^2，计算得到目标像素点的三维坐标(X0，Y0，Z0)；第三搭建单元，用于基于所述多个目标像素点的三维坐标，设置以双摄像头的中间点为原点、具备X轴Y轴Z轴的三维坐标系。

优选地，所述模型构建模块包括：距离计算单元，用于计算目标对象的人体中心线与双摄像头平面的垂直距离Lz＝min(Z0)+人体部位最大厚度/2；其中，所述min(Z0)为所述多个目标像素点的三维坐标中数值最小的Z0；三维拍摄单元，用于利用所述Lz以及终端内置的陀螺仪，以目标对象的人体中心线为轴，引导用户围绕所述目标对象利用所述双摄像头，至少对所述目标对象的正面、 左侧面、后面、右侧面进行图像拍摄。

优选地，所述装置还包括：第一装扮设计模块，用于基于所述三维模型确定所述目标对象的外表特征和着装风格，结合发型与装扮数据库，匹配出适合所述目标对象的发型和服装；将匹配出的所述发型和服装与所述三维模型相融合，展示给用户；或者，第二装扮设计模块，用于提供用户设计界面；其中，所述用户设计界面是用户为所述三维模型进行发型与服装设计操作的界面；将用户为所述三维模型设计的发型与服装，与所述三维模型相融合，展示给用户。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种三维装扮方法，应用于具有双摄像头的终端，其中，该方法包括：根据终端界面的提示信息，至少对目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行拍摄，以构建三维模型；对所述三维模型进行发型和服装的装扮。

优选地，对所述三维模型进行发型和服装的装扮，包括：结合发型与装扮数据库，挑选适合所述目标对象的发型和服装；将挑选出的所述发型和服装与所述三维模型相融合，展示在终端界面上。

优选地，对所述三维模型进行发型和服装的装扮，包括：提供用户设计界面；其中，所述用户设计界面是用户为所述三维模型进行发型与服装设计操作的界面；将用户为所述三维模型设计的发型与服装，与所述三维模型相融合，展示在终端界面上。

本发明有益效果如下：

1)利用双摄像头相关技术，得到精度较高的人物三维模型，以及人体肤色等，如偏白、偏黑等。

2)利用现有三维发型和装扮设计技术和算法，配合双摄像头得到的三维模型和人体肤色等信息，推荐相关发型与装扮，以及支持自身对发型和装扮进行设计。

3)随时随地对自身三维发型与装扮进行设计或获取推荐。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、 特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是根据本发明实施例一的基于双摄像头的三维建模方法流程图；

图2是根据本发明实施例二的拍摄平面示意图；

图3是根据本发明实施例二的拍摄立体示意图；

图4是根据本发明实施例二的三维坐标示意图；

图5是根据本发明实施例二的人体中心线示意图；

图6是根据本发明实施例三的三维装扮方法的流程图；

图7是根据本发明实施例四的三维模型的发型装扮流程图；

图8是根据本发明实施例五的基于双摄像头的三维模型构建装置的结构框图。

具体实施方式

为了解决现有技术中三维发型和服装设计的灵活性和通用性不够的问题，本发明提供了一种基于双摄像头的三维建模方法及装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明第一实施例

本实施例提供了一种基于双摄像头的三维建模方法，该方法可以在终端设备侧实现。图1所示的是基于双摄像头的三维建模方法流程图，如图1所示，该方法包括(步骤S102-步骤S106)：

步骤S102，利用双摄像头针对目标对象拍摄二维图片；基于该二维图片设置具备X轴和Y轴的二维坐标；利用双摄像头测量物距；其中，上述物距是目标对象到摄像头平面的水平距离；

步骤S104，基于上述物距以及上述二维坐标，设置以双摄像头的中间点为原点、具备X轴Y轴Z轴的三维坐标系；

步骤S106，利用上述双摄像头，至少对上述目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行三维图像采集，构建三维模型。

通过本实施例，解决了相关技术中三维发型和服装设计的灵活性和通用性不够的问题。下面对本实施例的详细实现过程进行介绍。

利用双摄像头测量物距，可以通过以下优选实施方式实现：

获取第一位置距离x1和第二位置距离x2；其中，上述x1是目标对象在第一传感器上的投影点，与上述第一传感器的中心点的距离；上述x2是目标对象在第二传感器上的投影点，与上述第二传感器的中心点的距离；上述第一传感器对应于双摄像头中的一个摄像头，上述第二传感器对应于双摄像头中的另一个摄像头；基于公式：x1/f＝x/L和x2/f＝(x+d)/L，计算得到物距L；其中，f为双摄像头的等效中心到传感器的距离，d为两个传感器中心点的距离。

基于物距上述二维坐标，设置三维坐标系，可以通过以下优选实施方式实现：基于上述二维坐标，在上述二维图片中选取目标对象上的多个目标像素点，确定目标像素点的二维坐标(X0，Y0)；根据上述物距L，二维坐标(X0，Y0)，以及公式L^2＝X0^2+Y0^2+Z0^2，计算得到目标像素点的三维坐标(X0，Y0，Z0)；基于上述多个目标像素点的三维坐标，设置以双摄像头的中间点为原点、具备X轴Y轴Z轴的三维坐标系。

利用上述双摄像头，至少对上述目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行三维图像采集，可以通过以下优选实施方式实现：计算目标对象的人体中心线与双摄像头平面的垂直距离Lz＝min(Z0)+人体部位最大厚度/2；其中，上述min(Z0)为上述多个目标像素点的三维坐标中数值最小的Z0；利用上述Lz以及终端内置的陀螺仪，以目标对象的人体中心线为轴，引导用户围绕上述目标对象利用上述双摄像头，至少对上述目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行图像拍摄。

构建三维模型之后，优选地，本实施例的方法还包括：基于上述三维模型确定上述目标对象的外表特征和着装风格，结合发型与装扮数据库，匹配出适合上述目标对象的发型和服装；将匹配出的上述发型和服装与上述三维模型相 融合，展示给用户。

或者，提供用户设计界面；其中，上述用户设计界面是用户为上述三维模型进行发型与服装设计操作的界面；将用户为上述三维模型设计的发型与服装，与上述三维模型相融合，展示给用户。

本发明第二实施例

本实施例技术方案的主要过程分为：A、获取目标人体的三维模型，B、对三维模型进行发型和服装推荐或设计。

A、获取人体三维模型，技术方案主要包含：

获取人体各部位像素点三维坐标，通过三维坐标构建目标人体三维模型。

(1)利用普通单摄像头能得到二维的图片，并能较为容易的根据像素点大小信息得到像素点二维坐标(X，Y)特性。同理双摄像头也能得到(X，Y)点的坐标，为了得到三维坐标关键就是得到物距L，即目标对象到摄像头平面的水平距离。可使用双摄像头测距。其具体方法如下：

图2所示的是拍摄平面示意图，如图2所示，被测点A在双摄像头分别成像。光轴平行时：x1/f＝x/L，x2/f＝(x+d)/L。其中，

x1：目标对象在第一传感器上的投影点，与第一传感器的中心点的距离，

x2：目标对象在第二传感器上的投影点，与第二传感器的中心点的距离，

f：像距，镜头等效中心到传感器的距离，

d：两个传感器中心点的距离。

基于上述两个公式，可以计算得到物距L。

(2)获取人体四个面的三维模型，具体方案如下：

基于二维坐标，在二维图片中选取目标对象上的多个目标像素点，确定目标像素点的二维坐标(X0，Y0)。图3所示的是拍摄立体示意图，图4所示的三维坐标示意图，如图3和4所示，以双摄像头中心为原点建立三维坐标系，利用双摄像头测距得到物距L，利用L，X0，Y0便可得到目标像素点的三维坐标(X0，Y0，Z0),其中L^2＝X0^2+Y0^2+Z0^2。确定目标对象的人体中心线与 摄像头平面的垂直距离Lz＝min(Z0)+人体部位最大厚度/2，其中，min(Z0)为多个目标像素点的三维坐标中数值最小的Z0，也可以解释为目标对象的身上，距离双摄像头最近的目标像素点。

Lz会根据目标人体侧面双摄像头三维模型中侧身宽度值做相应的修正。利用上述Lz，同时借助手机内陀螺仪，以人体中心线(如图5所示的人体中心线示意图)为圆心，结合以类似全景拍照的模式，在手机界面引导用户至少对目标对象的正面，左侧面，后面，右侧面进行双摄像头三维图像采集，得到以摄像头中心为原点的人体四个面各个像素点的三维坐标。最后对四个面像素的三维坐标做相应的位置转换，在三维上呈现以人体中心线为轴，左侧面三维图像向左旋转90度并向左偏移一定距离；右侧面三维图像向右旋转90度并向右偏移一定距离；后面三维图像向旋转180度并向后偏移一定距离，最后将四个面的三维图像拼接成目标人体完整的三维模型。

B、对三维模型进行发型和服装推荐或设计。

进入三维发型与装扮应用后，进行如下选项：

1.获取目标人体三维模型。

(1)在手机界面引导用户将手机摄像头与地面垂直，主要利用手机内置陀螺仪实现。人体处于站直状态与地平面垂直，利用双摄像头测距和现有人脸识别技术，主要利用人脸对称，使目标人体处于双摄像头中心正前方，即人体中心线与双摄像头垂直中心线共面，如下下图所示，且整个身体都呈现在摄像头场景内，即头部在相框上边缘内，脚在相框下边缘内。

(2)以类似全景模式方式结合陀螺仪和人体中心线到双摄像头距离，引导用户对目标人体前后左右四个面进行三维图像获取后，系统对四个面的三维图像进行拼接，形成目标人体完整三维模型。

2.打开已存三维人体模型。

3.获取人体三维模型和肤色信息后，系统可以进入两种模式：发型与装扮专家推荐模式、发型与装扮个人设计模式。

a)发型与装扮专家推荐模式

系统将人体三维模型得出人体身体形态、肤色，结合用户个人风格，和专业发型设计师、服装设计师提供的各种人体形态发型服装和搭配相关数据信息，得出适合目标人体的各种发型和装扮。

b)发型与装扮个人设计模式

该模式用户可以对目标人体三维模型进行发型与装扮进行单独设计，为方便用户操作，系统中存有各种常用发型和装扮样板。

系统数据保存，包括目标人体三维模型、发型与装扮数据的存储，方便后期直接调用。

本发明第三实施例

本实施例提供了一种三维装扮方法，应用于具有双摄像头的终端，图6所示的是三维装扮方法的流程图，如图6所示，该方法包括(步骤S602-步骤S604)：

步骤S602，根据终端界面的提示信息，至少对目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行拍摄，以构建三维模型；

步骤S604，对上述三维模型进行发型和服装的装扮。其中，该步骤至少存在两种实现方式：

结合发型与装扮数据库，挑选适合上述目标对象的发型和服装；将挑选出的上述发型和服装与上述三维模型相融合，展示在终端界面上；或者，

提供用户设计界面；其中，上述用户设计界面是用户为上述三维模型进行发型与服装设计操作的界面；将用户为上述三维模型设计的发型与服装，与上述三维模型相融合，展示在终端界面上。

对于上述两种实现方式，可以在终端界面设置发型与装扮APP(Application，应用程序)，通过点击APP进入发型与装扮界面，从而方便用户执行上述两种实现方式。

本发明第四实施例

图7所示的是三维模型的发型装扮流程图，如图7所示，该流程包括：

步骤S701，进入发型与装扮推荐与设计应用。

步骤S702，判断目标人体是否存在对应的三维模型，如果否，则执行步骤S704，如果是，则执行步骤S703。

步骤S703，从系统中导入目标人体三维模型。然后执行步骤S707。

步骤S704，进入摄像头取景界面。

步骤S705，手机界面引导用户，目标人体处于双摄像头中心正前方。

步骤S706，引导用户对目标人体前后左右四个面进行三维图像获取，拼接人体三维模型。

步骤S707，得到目标人体三维模型。

步骤S708，是否选择专家推荐模式，如果是，则执行步骤S709，如果否，则执行步骤S710。

步骤S709，自动显示适合目标人体的发型与装扮。然后执行步骤S711。

步骤S710，进入个人设计模式。

步骤S711，数据保存。

本发明第五实施例

本实施例提供了一种基于双摄像头的三维模型构建装置，应用于终端侧，图8所示的是基于双摄像头的三维模型构建装置的结构框图，如图8所示，该装置包括：

测量模块10，用于利用双摄像头针对目标对象拍摄二维图片；基于该二维图片设置具备X轴和Y轴的二维坐标；利用双摄像头测量物距；其中，上述物距是目标对象到摄像头平面的水平距离；

三维坐标搭建模块20，用于基于上述物距以及上述二维坐标，设置以双摄像头的中间点为原点、具备X轴Y轴Z轴的三维坐标系；

模型构建模块30，用于利用上述双摄像头，至少对上述目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行三维图像采集，构建三维模型。

通过本实施例，解决了相关技术中三维发型和服装设计的灵活性和通用性 不够的问题。

优选地，上述测量模块10包括：

第一测量单元，用于获取第一位置距离x1和第二位置距离x2；其中，上述x1是目标对象在第一传感器上的投影点，与上述第一传感器的中心点的距离；上述x2是目标对象在第二传感器上的投影点，与上述第二传感器的中心点的距离；上述第一传感器对应于双摄像头中的一个摄像头，上述第二传感器对应于双摄像头中的另一个摄像头；

第二测量单元，用于基于公式：x1/f＝x/L和x2/f＝(x+d)/L，计算得到物距L；其中，f为双摄像头的等效中心到传感器的距离，d为两个传感器中心点的距离。

优选地，上述三维坐标搭建模块20包括：

第一搭建单元，用于基于上述二维坐标，在上述二维图片中选取目标对象上的多个目标像素点，确定目标像素点的二维坐标(X0，Y0)；

第二搭建单元，用于根据上述物距L，二维坐标(X0，Y0)，以及公式L^2＝X0^2+Y0^2+Z0^2，计算得到目标像素点的三维坐标(X0，Y0，Z0)；

第三搭建单元，用于基于上述多个目标像素点的三维坐标，设置以双摄像头的中间点为原点、具备X轴Y轴Z轴的三维坐标系。

优选地，上述模型构建模块30包括：

距离计算单元，用于计算目标对象的人体中心线与双摄像头平面的垂直距离Lz＝min(Z0)+人体部位最大厚度/2；其中，上述min(Z0)为上述多个目标像素点的三维坐标中数值最小的Z0；

三维拍摄单元，用于利用上述Lz以及终端内置的陀螺仪，以目标对象的人体中心线为轴，引导用户围绕上述目标对象利用上述双摄像头，至少对上述目标对象的正面、左侧面、后面、右侧面进行图像拍摄。

对于后期的三维模型的装扮，本实施例提供了两种优选实施方式，即上述装置还包括：

第一装扮设计模块，用于基于上述三维模型确定上述目标对象的外表特征和着装风格，结合发型与装扮数据库，匹配出适合上述目标对象的发型和服装； 将匹配出的上述发型和服装与上述三维模型相融合，展示给用户；或者，

第二装扮设计模块，用于提供用户设计界面；其中，上述用户设计界面是用户为上述三维模型进行发型与服装设计操作的界面；将用户为上述三维模型设计的发型与服装，与上述三维模型相融合，展示给用户。

从以上的描述可知，本发明提供双摄像头的三维发型与装扮推荐与设计，可以使用户进行自身发型和装扮设计以及获得专业人士的推荐，且娱乐性和实用性较大，符合人们日益增长需求。提升用户体验，增加手机卖点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。