專利名稱：多角度人臉圖像采集裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像采集領(lǐng)域，尤其涉及一種多角度人臉圖像采集裝置及方法。
背景技術(shù)：
在利用圖像進(jìn)行人員面部姿勢識別時(shí)，需要建立一個(gè)不同角度下人的面部圖像庫，圖像庫中的圖像對應(yīng)一個(gè)確定的人員面部姿勢，以便于驗(yàn)證識別算法的準(zhǔn)確性。不同的研究人員采用不同的方法獲取圖像以建立該圖像庫。有的采用被采集圖像的人員固定，在不同角度放置多個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，這樣就需要多個(gè)相機(jī)增加了采集成本，并且采集圖像的背景也會有很大差別，不利于后續(xù)面部姿勢識別方法的驗(yàn)證。有的采用單一相機(jī)，然后在被采集人員頭部安裝發(fā)光筆，讓被采集人轉(zhuǎn)動頭部使光筆照射墻上不同標(biāo)記點(diǎn)的方法來采集圖像，該方法采集的圖像中會包含一個(gè)發(fā)光點(diǎn)及光筆佩戴設(shè)備，也不利于后續(xù)的使用。申請(專利)號為200610111813. 3、發(fā)明名稱為“一種圖像采集的方法及其應(yīng)用” 提供了一種圖像采集的裝置及方法。圖像采集的系統(tǒng)包括攝像機(jī)、光學(xué)反射裝置。將攝像機(jī)和光學(xué)反射裝置按預(yù)先設(shè)定的位置和角度進(jìn)行安放，即在不同角度放置多個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，這樣就需要多個(gè)相機(jī)增加了采集成本，并且采集圖像的背景也會有很大差別，不利于后續(xù)面部姿勢識別方法的驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)圖像采集方法的不足，本發(fā)明提供一個(gè)多角度人臉圖像采集裝置及方法，該圖像采集裝置自動化程度高，可采集高質(zhì)量的圖像。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種多角度人臉圖像采集裝置，包括攝像機(jī)、光源、旋轉(zhuǎn)座椅、減速機(jī)構(gòu)、電機(jī)和計(jì)算機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)座椅下方裝有減速機(jī)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)和電機(jī)轉(zhuǎn)動軸相連接，由電機(jī)帶動減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座椅作水平轉(zhuǎn)動；攝像機(jī)和電機(jī)分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接，由計(jì)算機(jī)控制攝像機(jī)的拍攝和電機(jī)的轉(zhuǎn)動；旋轉(zhuǎn)座椅后面安放背景，攝像機(jī)和光源位于旋轉(zhuǎn)座椅
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目丨J萬。所述的背景為白色背景。所述光源的入射光線與背景成90度夾角。所述的減速機(jī)構(gòu)包括一對錐齒輪和一對柱齒輪，其中小錐齒輪固定在高速軸上， 大錐齒輪固定在傳動軸上端，小錐齒輪和大錐齒輪相咬合；小柱齒輪固定在傳動軸下端，大柱齒輪固定在低速軸下端，小柱齒輪和大柱齒輪相咬合；整個(gè)減速機(jī)構(gòu)封裝在箱體里，低速軸上端伸出箱體外固定旋轉(zhuǎn)座椅，高速軸伸出箱體外和電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸相連接。本發(fā)明采集裝置在使用時(shí)，放置在無任何其它可見光的房間內(nèi)；由計(jì)算機(jī)控制電機(jī)使旋轉(zhuǎn)座椅按照設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)由計(jì)算機(jī)控制攝像機(jī)進(jìn)行拍攝。本發(fā)明的多角度人臉圖像采集裝置在使用時(shí)，其過程如下
1、拍攝對象坐在旋轉(zhuǎn)座椅上，面部朝向平行于背景平面，并保持身體及頭面部姿勢不動，由計(jì)算機(jī)控制電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座椅使拍攝對象面部由攝像機(jī)進(jìn)行掃描， 旋轉(zhuǎn)座椅在0-180度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。2、在旋轉(zhuǎn)座椅旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，攝像機(jī)對拍攝對象臉部進(jìn)行拍攝，并將圖像信息通過數(shù)據(jù)線傳回計(jì)算機(jī)進(jìn)行保存、處理。一種利用上述多角度人臉圖像采集裝置進(jìn)行工作的方法，步驟如下a.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)初始化，計(jì)算機(jī)顯示初始控制界面，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝采集對象的圖像，并顯示在控制界面上；b.在計(jì)算機(jī)控制面板上，輸入數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制軟件預(yù)先設(shè)定數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝參數(shù)，根據(jù)建立圖像庫的需要對數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的分辨率、曝光時(shí)間、對比度、白平衡參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；c.在計(jì)算機(jī)控制面板上，輸入采集對象每次旋轉(zhuǎn)的精確角度，同時(shí)根據(jù)需要選擇合適的照射光源；拍攝對象坐在旋轉(zhuǎn)座椅上，面部朝向平行于背景平面(拍攝對象面部側(cè)面正對攝像機(jī)。)；攝像機(jī)拍攝正側(cè)面圖像并將圖像傳輸保存到計(jì)算機(jī)內(nèi)；d.由計(jì)算機(jī)控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座椅作水平轉(zhuǎn)動，拍攝對象面部開始轉(zhuǎn)向攝像機(jī)；e.計(jì)算機(jī)判斷旋轉(zhuǎn)座椅是否轉(zhuǎn)到設(shè)定角度，如果達(dá)到設(shè)定角度則轉(zhuǎn)到下一步，否則進(jìn)行延時(shí)等待并轉(zhuǎn)到步驟e ；f.由計(jì)算機(jī)控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；g.攝像機(jī)拍攝圖像并將圖像傳輸保存到計(jì)算機(jī)內(nèi)；h.判斷旋轉(zhuǎn)座椅是否已轉(zhuǎn)到180度，即拍攝對象經(jīng)水平轉(zhuǎn)動后其面部另一側(cè)面正對攝像機(jī)位置，如果是則轉(zhuǎn)到下一步，否則轉(zhuǎn)到步驟d ；i.攝像機(jī)拍攝另一正側(cè)面圖像并將圖像傳輸保存到計(jì)算機(jī)內(nèi)；結(jié)束拍攝。本發(fā)明的有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是，提供一個(gè)多角度人臉圖像采集裝置，通過計(jì)算機(jī)控制旋轉(zhuǎn)角度，提高角度的精確性。由于背景環(huán)境不變，攝像機(jī)拍攝各不同角度的圖像均衡，能獲取高質(zhì)量的圖像，方便于后續(xù)面部角度識別的使用。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1拍攝對象，2旋轉(zhuǎn)座椅，3背景，4減速機(jī)構(gòu)，5光源，6攝像機(jī)，7數(shù)據(jù)線，8計(jì)算機(jī)，9電機(jī)，10數(shù)據(jù)線。圖2是減速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，其中11高速軸，12低速軸，13小錐齒輪，14大錐齒輪，15箱體，16大柱齒輪，17小柱齒輪，18傳動軸。圖3是本發(fā)明方法的流程圖；其中a_i為其各個(gè)步驟。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例1如圖1-2所示包括攝像機(jī)6、光源5、旋轉(zhuǎn)座椅2、減速機(jī)構(gòu)4、電機(jī)9和計(jì)算機(jī)8，其特征在于旋轉(zhuǎn)座椅2下方裝有減速機(jī)構(gòu)4，減速機(jī)構(gòu)4和電機(jī)9轉(zhuǎn)動軸相連接，由電機(jī)9帶動減速機(jī)構(gòu)4驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座椅2作水平轉(zhuǎn)動；攝像機(jī)6和電機(jī)9分別通過數(shù)據(jù)線7、10與計(jì)算機(jī)8連接，由計(jì)算機(jī)8控制攝像機(jī)6的拍攝和電機(jī)9的轉(zhuǎn)動；旋轉(zhuǎn)座椅 2后面安放背景3，攝像機(jī)6和光源5位于旋轉(zhuǎn)座椅2前方。所述的背景3為白色背景。所述光源5的入射光線與背景3成90度夾角。所述的減速機(jī)構(gòu)4包括一對錐齒輪和一對柱齒輪，其中小錐齒輪13固定在高速軸 11上，大錐齒輪14固定在傳動軸18上端，小錐齒輪13和大錐齒輪14相咬合；小柱齒輪17 固定在傳動軸18下端，大柱齒輪16固定在低速軸12下端，小柱齒輪17和大柱齒輪16相咬合；整個(gè)減速機(jī)構(gòu)4封裝在箱體15里，低速軸12上端伸出箱體15外固定旋轉(zhuǎn)座椅2，高速軸11伸出箱體15外和電機(jī)9的轉(zhuǎn)動軸相連接。實(shí)施例2 —種利用上述多角度人臉圖像采集裝置進(jìn)行工作的方法，如圖3所示，步驟如下a.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)初始化，計(jì)算機(jī)顯示初始控制界面，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝采集對象的圖像，并顯示在控制界面上；b.在計(jì)算機(jī)控制面板上，輸入數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制軟件設(shè)定數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝參數(shù)，根據(jù)建立圖像庫的需要對數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的分辨率、曝光時(shí)間、對比度、白平衡參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；c.在計(jì)算機(jī)控制面板上，輸入采集對象每次旋轉(zhuǎn)的精確角度，同時(shí)根據(jù)需要選擇合適的照射光源；拍攝對象坐在旋轉(zhuǎn)座椅上，面部朝向平行于背景平面(拍攝對象面部側(cè)面正對攝像機(jī)。)；攝像機(jī)拍攝正側(cè)面圖像并將圖像傳輸保存到計(jì)算機(jī)內(nèi)；d.由計(jì)算機(jī)控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座椅作水平轉(zhuǎn)動，拍攝對象面部開始轉(zhuǎn)向攝像機(jī)；e.計(jì)算機(jī)判斷旋轉(zhuǎn)座椅是否轉(zhuǎn)到設(shè)定角度，如果達(dá)到設(shè)定角度則轉(zhuǎn)到下一步，否則進(jìn)行延時(shí)等待并轉(zhuǎn)到步驟e ；f.由計(jì)算機(jī)控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；g.攝像機(jī)拍攝圖像并將圖像傳輸保存到計(jì)算機(jī)內(nèi)；h.判斷旋轉(zhuǎn)座椅是否已轉(zhuǎn)到180度，即拍攝對象經(jīng)水平轉(zhuǎn)動后其面部另一側(cè)面正對攝像機(jī)位置，如果是則轉(zhuǎn)到下一步，否則轉(zhuǎn)到步驟d ；i.攝像機(jī)拍攝另一正側(cè)面圖像并將圖像傳輸保存到計(jì)算機(jī)內(nèi)；結(jié)束拍攝。
權(quán)利要求
1.一種多角度人臉圖像采集裝置，包括攝像機(jī)、光源、旋轉(zhuǎn)座椅、減速機(jī)構(gòu)、電機(jī)和計(jì)算機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)座椅下方裝有減速機(jī)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)和電機(jī)轉(zhuǎn)動軸相連接，由電機(jī)帶動減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座椅作水平轉(zhuǎn)動；攝像機(jī)和電機(jī)分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接，由計(jì)算機(jī)控制攝像機(jī)的拍攝和電機(jī)的轉(zhuǎn)動；旋轉(zhuǎn)座椅后面安放背景，攝像機(jī)和光源位于旋轉(zhuǎn)座椅前方。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多角度人臉圖像采集裝置，其特征在于所述的背景為白色曲旦冃足°
3.如權(quán)利要求1所述的一種多角度人臉圖像采集裝置，其特征在于所述光源的入射光線與背景成90度夾角。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多角度人臉圖像采集裝置，其特征在于所述的減速機(jī)構(gòu)包括一對錐齒輪和一對柱齒輪，其中小錐齒輪固定在高速軸上，大錐齒輪固定在傳動軸上端， 小錐齒輪和大錐齒輪相咬合；小柱齒輪固定在傳動軸下端，大柱齒輪固定在低速軸下端，小柱齒輪和大柱齒輪相咬合；整個(gè)減速機(jī)構(gòu)封裝在箱體里，低速軸上端伸出箱體外固定旋轉(zhuǎn)座椅，高速軸伸出箱體外和電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸相連接。
5.一種利用權(quán)利要求1所述的多角度人臉圖像采集裝置進(jìn)行工作的方法，步驟如下a.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)初始化，計(jì)算機(jī)顯示初始控制界面，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝采集對象的圖像，并顯示在控制界面上；b.在計(jì)算機(jī)控制面板上，輸入數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制軟件預(yù)先設(shè)定數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝參數(shù)，根據(jù)建立圖像庫的需要對數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的分辨率、曝光時(shí)間、對比度、白平衡參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；c.在計(jì)算機(jī)控制面板上，輸入采集對象每次旋轉(zhuǎn)的精確角度，同時(shí)根據(jù)需要選擇合適的照射光源；拍攝對象坐在旋轉(zhuǎn)座椅上，面部朝向平行于背景平面；攝像機(jī)拍攝正側(cè)面圖像并將圖像傳輸保存到計(jì)算機(jī)內(nèi)；d.由計(jì)算機(jī)控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座椅作水平轉(zhuǎn)動，拍攝對象面部開始轉(zhuǎn)向攝像機(jī)；e.計(jì)算機(jī)判斷旋轉(zhuǎn)座椅是否轉(zhuǎn)到設(shè)定角度，如果達(dá)到設(shè)定角度則轉(zhuǎn)到下一步，否則進(jìn)行延時(shí)等待并轉(zhuǎn)到步驟e ；f.由計(jì)算機(jī)控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；g.攝像機(jī)拍攝圖像并將圖像傳輸保存到計(jì)算機(jī)內(nèi)；h.判斷旋轉(zhuǎn)座椅是否已轉(zhuǎn)到180度，即拍攝對象經(jīng)水平轉(zhuǎn)動后其面部另一側(cè)面正對攝像機(jī)位置，如果是則轉(zhuǎn)到下一步，否則轉(zhuǎn)到步驟d ；i.攝像機(jī)拍攝另一正側(cè)面圖像并將圖像傳輸保存到計(jì)算機(jī)內(nèi)；結(jié)束拍攝。
全文摘要
一種多角度人臉圖像采集裝置及方法，屬攝像技術(shù)領(lǐng)域，包括攝像機(jī)、光源、旋轉(zhuǎn)座椅、減速機(jī)構(gòu)、電機(jī)和計(jì)算機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)座椅下方裝有減速機(jī)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)和電機(jī)轉(zhuǎn)動軸相連接，由電機(jī)帶動減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座椅作水平轉(zhuǎn)動；攝像機(jī)和電機(jī)分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接，由計(jì)算機(jī)控制攝像機(jī)的拍攝和電機(jī)的轉(zhuǎn)動；旋轉(zhuǎn)座椅后面安放背景，攝像機(jī)和光源位于旋轉(zhuǎn)座椅前方。本發(fā)明的有益效果是提供一個(gè)多角度人臉圖像采集裝置，通過計(jì)算機(jī)控制旋轉(zhuǎn)角度，提高角度的精確性。由于背景環(huán)境不變，攝像機(jī)拍攝各不同角度的圖像均衡，能獲取高質(zhì)量的圖像，方便于后續(xù)面部角度識別的使用。
文檔編號G06K9/00GK102306288SQ20111025889
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者單東日, 李春玲, 路玉峰, 閆鵬 申請人:山東輕工業(yè)學(xué)院