一種圖像采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圖像采集系統(tǒng)，包括：一個(gè)剛性的呈頭盔狀的支架和位于支架內(nèi)側(cè)的多個(gè)攝像裝置；將待拍攝物體樣本置于其在所述支架內(nèi)的最佳拍攝位置，并進(jìn)一步選取定位攝像裝置；將待拍攝物體置于所述支架內(nèi)的多個(gè)攝像裝置組成的聚焦平面附近，并通過各個(gè)定位攝像裝置對(duì)其進(jìn)行連續(xù)拍攝，對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析后找到其中與所述待拍攝物體的樣本相對(duì)應(yīng)的定位點(diǎn)，由此確定待拍攝物體在所述支架形成的支架空間內(nèi)的實(shí)際位置；所述系統(tǒng)通過移動(dòng)所述支架和/或所述待拍攝物體以減小所述待拍攝物體的實(shí)際位置與所述最佳拍攝位置之間的差異，之后進(jìn)行定位拍攝。本發(fā)明所提供的圖像采集系統(tǒng)尤其適合于公安系統(tǒng)或安防系統(tǒng)對(duì)犯罪嫌疑人的頭部拍攝。
【專利說明】一種圖像采集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及圖像【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種圖像采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，圖像采集技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，不管是在交通道路上的圖像抓拍還是在銀行環(huán)境的安全監(jiān)控，利用攝像裝置進(jìn)行圖像采集的現(xiàn)象無處不見。同樣，在公安系統(tǒng)或安防系統(tǒng)中，也通常需要采用攝像裝置對(duì)犯罪嫌疑人進(jìn)行拍照，尤其是對(duì)其頭部進(jìn)行拍攝，以保存相關(guān)信息。而現(xiàn)在大多數(shù)情況下對(duì)犯罪嫌疑人的拍攝要么停留在人工拍攝的階段，即讓犯罪嫌疑人站好后人工進(jìn)行多個(gè)角度的拍攝，要么是將犯罪嫌疑人置于一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，固定攝像裝置的位置，讓犯罪嫌疑人轉(zhuǎn)動(dòng)，使攝像裝置采集其各個(gè)角度的圖像信息。前者獲得的圖像信息會(huì)因人而異，導(dǎo)致拍攝質(zhì)量不高；后者獲得的圖像信息雖然提高了拍攝質(zhì)量，但難以捕捉到犯罪嫌疑人同一時(shí)刻各個(gè)角度的表情情況，在有三維重建需求的情況下，會(huì)導(dǎo)致三維重建效果不佳，識(shí)別效果差的問題。同時(shí)在大多數(shù)情況下犯罪嫌疑人并不會(huì)完全配合公安人員或安防人員的要求，也會(huì)使得圖像采集過程存在困難，導(dǎo)致拍攝的效果不理想，出現(xiàn)拍攝到的圖像信息大多不可用的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種圖像采集系統(tǒng)，尤其適合于公安系統(tǒng)或安防系統(tǒng)對(duì)犯罪嫌疑人的拍攝。
[0004]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0005]一種圖像采集系統(tǒng)，其中，包括:
[0006]一個(gè)剛性的呈頭盔狀的支架；
[0007]多個(gè)攝像裝置，其間隔安設(shè)在所述支架的內(nèi)側(cè)，且所述多個(gè)攝像裝置均聚焦于所述支架內(nèi)部幾何中心附近；其中，
[0008]將待拍攝物體的樣本置于其在所述支架內(nèi)的最佳拍攝位置，并從所述樣本上選取幾個(gè)定位點(diǎn)，根據(jù)這幾個(gè)定位點(diǎn)從所述多個(gè)攝像裝置中選取與之對(duì)應(yīng)的幾個(gè)攝像裝置作為定位攝像裝置；
[0009]將待拍攝物體置于所述支架內(nèi)的多個(gè)攝像裝置組成的聚焦平面附近，并通過選取的各個(gè)定位攝像裝置對(duì)其進(jìn)行連續(xù)拍攝，然后對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析后找到其中與所述待拍攝物體的樣本相對(duì)應(yīng)的定位點(diǎn)，由此確定所述待拍攝物體在所述支架形成的支架空間內(nèi)的實(shí)際位置；
[0010]所述系統(tǒng)通過移動(dòng)所述支架和/或所述待拍攝物體以減小所述待拍攝物體的實(shí)際位置與所述最佳拍攝位置之間的差異，之后通過所述多個(gè)攝像裝置進(jìn)行定位拍攝。
[0011]優(yōu)選的是，所述待拍攝物體為人的頭部，將人的頭部樣本置于其在所述支架內(nèi)的最佳拍攝位置，并從其頭頂、左耳、右耳、左眼、右眼、左眉、右眉、鼻子、嘴巴和人臉側(cè)面輪廓中選取出幾個(gè)自然特征作為定位點(diǎn)；其中，[0012]所述系統(tǒng)從所述多個(gè)攝像裝置中選取出與所述人的頭部樣本的各定位點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的攝像裝置作為定位攝像裝置。
[0013]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)通過不斷移動(dòng)所述支架和/或所述待拍攝物體來不間斷的減小所述待拍攝物體的實(shí)際位置與所述最佳拍攝位置之間的差異，直到差異最小。
[0014]優(yōu)選的是，所述呈頭盔狀的支架安設(shè)在與第一位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接的第一支架上，和/或，所述待拍攝物體位于與第二位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接的第二支架上；其中，
[0015]所述系統(tǒng)通過控制所述第一位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別實(shí)現(xiàn)所述呈頭盔狀的支架和所述待拍攝物體的移動(dòng)。
[0016]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還包括:
[0017]至少一個(gè)顯示裝置，其安設(shè)在與所述人的頭部樣本的正臉相對(duì)的攝像裝置附近，用于顯示預(yù)先存儲(chǔ)的人頭正面模板；
[0018]其中，待拍攝人物通過自身的頭部移動(dòng)使得其頭部正面與所述顯示裝置上顯示的人頭正面模板匹配對(duì)準(zhǔn)。
[0019]優(yōu)選的是，所述人頭正面模板由所述系統(tǒng)基于采集到的所述待拍攝人物位于最佳拍攝位置時(shí)的頭部 正面的輪廓數(shù)據(jù)擬合而成，并用不同的顏色和/或線條顯示。
[0020]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還包括:
[0021]播音裝置，其用于提示所述待拍攝人物做自身的頭部移動(dòng)；
[0022]其中，所述播音裝置的提示內(nèi)容由用戶端設(shè)定，和/或，由所述系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)所述待拍攝人物的頭部正面與所述顯示裝置顯示的人頭正面模板的匹配狀況從預(yù)先存儲(chǔ)的提示內(nèi)容中選取。
[0023]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還通過所述顯示裝置播放圖像信息和/或文字信息實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待拍攝人物的表情誘導(dǎo)和調(diào)動(dòng)。
[0024]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還包括:
[0025]錄音裝置，其用于錄入所述待拍攝人物發(fā)出的聲音信號(hào)；
[0026]其中，所述系統(tǒng)通過所述錄音裝置錄入的聲音信號(hào)進(jìn)行聲紋分析，和/或，結(jié)合所述多個(gè)攝像裝置采集到的圖像信息做口型分析。
[0027]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還包括:
[0028]至少一個(gè)以可見光方式或紅外光方式對(duì)所述待拍攝人物的頭部進(jìn)行照明的照明
>J-U ρ?α裝直。
[0029]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還包括:
[0030]至少一個(gè)投影裝置，其用于向所述待拍攝人物的頭部投射結(jié)構(gòu)光。
[0031]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還根據(jù)所述多個(gè)攝像裝置采集到的待拍攝人物的頭部圖像信息構(gòu)建所述待拍攝人物的頭部三維模型。
[0032]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還包括:
[0033]至少一個(gè)指紋采集裝置，其用于采集所述待拍攝人物雙手的指紋圖像。
[0034]本發(fā)明所述的圖像采集系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì):
[0035]其一、采用了一個(gè)頭盔式的剛性支架以及間隔安設(shè)在支架內(nèi)側(cè)的多個(gè)攝像裝置，使之極其適合于人的頭部的拍攝，且同時(shí)采用了多個(gè)攝像裝置來采集人頭部各個(gè)角度的圖像信息，使得人頭部各個(gè)角度都獲得了較好的拍攝效果和較高的分辨率，若要進(jìn)行人頭部的三維重建，本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)會(huì)提供良好的拍攝素材，使得三維重建的分辨率也得到提聞;
[0036]其二、本發(fā)明采用的頭盔式的剛性支架和待拍攝目標(biāo)所處的平臺(tái)能夠在系統(tǒng)控制下進(jìn)行多個(gè)方向的移動(dòng)以減小實(shí)際位置與最佳拍攝位置的差異，讓待拍攝目標(biāo)位于剛性支架的最佳拍攝位置進(jìn)而實(shí)施拍攝，這使得本發(fā)明的圖像采集系統(tǒng)尤其適合于公安系統(tǒng)或安防系統(tǒng)對(duì)犯罪嫌疑人的拍攝；
[0037]其三、本發(fā)明采用的多個(gè)攝像裝置采集到的圖像信息是基于圖像采集系統(tǒng)的最佳拍攝位置拍攝的，提高了圖像采集質(zhì)量；
[0038]其四、本發(fā)明采用的多個(gè)攝像裝置保證了待拍攝人物頭部在同一時(shí)刻被捕捉的圖像信息的完整性和連貫性，同樣也能極大方便后期對(duì)頭部的三維重建；
[0039]其五、本發(fā)明采用的多個(gè)攝像裝置是安設(shè)在一個(gè)頭盔式的剛性支架內(nèi)側(cè)，即多個(gè)攝像裝置的焦平面并不在同一個(gè)平面上，突破了現(xiàn)有技術(shù)中利用結(jié)構(gòu)光進(jìn)行三維重建時(shí)“焦平面必須在同一平面”的限制，避免了焦平面在同一平面上時(shí)帶來的圖像信息丟失的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明所述的圖像采集系統(tǒng)的局部后視圖；
[0041]圖2為本發(fā)明所述的圖像采集系統(tǒng)的局部側(cè)視圖；
[0042]圖3為本發(fā)明所述的圖像采集系統(tǒng)的局部俯視圖；
[0043]圖4為待拍攝人物頭部處于最佳拍攝位置時(shí)的側(cè)臉輪廓圖；
[0044]圖5為待拍攝人物頭部可能的移動(dòng)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0046]如圖1-3所示，本發(fā)明提供一種圖像采集系統(tǒng)，其中包括:一個(gè)剛性的呈頭盔狀的支架I ;多個(gè)攝像裝置2，其間隔安設(shè)在所述支架I的內(nèi)側(cè)，且所述多個(gè)攝像裝置均聚焦于所述支架內(nèi)部幾何中心附近；其中，
[0047]將待拍攝物體的樣本置于其在所述支架內(nèi)的最佳拍攝位置，并從所述樣本上選取幾個(gè)定位點(diǎn)，根據(jù)這幾個(gè)定位點(diǎn)從所述多個(gè)攝像裝置中選取與之對(duì)應(yīng)的幾個(gè)攝像裝置作為定位攝像裝置。這里，不同的待拍攝物體在支架內(nèi)的最佳拍攝位置會(huì)有所不同，根據(jù)最佳拍攝位置來選定定位點(diǎn)，進(jìn)而選定與定位點(diǎn)對(duì)應(yīng)的攝像裝置作為定位攝像裝置；
[0048]將待拍攝物體置于所述支架內(nèi)的多個(gè)攝像裝置組成的聚焦平面附近，并通過選取的各個(gè)定位攝像裝置對(duì)其進(jìn)行連續(xù)拍攝，然后對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析后找到其中與所述待拍攝物體的樣本相對(duì)應(yīng)的定位點(diǎn)，由此確定所述待拍攝物體在所述支架形成的支架空間內(nèi)的實(shí)際位置；
[0049]所述系統(tǒng)通過移動(dòng)所述支架和/或所述待拍攝物體以減小所述待拍攝物體的實(shí)際位置與所述最佳拍攝位置之間的差異，之后通過所述多個(gè)攝像裝置進(jìn)行定位拍攝。
[0050]本發(fā)明中所述的圖像采集系統(tǒng)的其中一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)先對(duì)人的頭部進(jìn)行拍攝，讓人的頭部樣本的頭部位于其在所述支架內(nèi)的最佳拍攝位置，并從其頭頂、左耳、右耳、左目艮、右眼、左眉、右眉、鼻子、嘴巴和人臉側(cè)面輪廓中選取出幾個(gè)自然特征作為定位點(diǎn)；其中，所述系統(tǒng)從所述多個(gè)攝像裝置中選取出與所述人的頭部樣本的各定位點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的攝像裝置作為定位攝像裝置。這里值得注意的是，不同的定位點(diǎn)有可能對(duì)應(yīng)于一個(gè)定位攝像裝置，比如說與左右眼相對(duì)應(yīng)的攝像裝置也可作為鼻子或嘴巴的定位攝像裝置，與左右耳相對(duì)應(yīng)的攝像裝置也可作為人臉側(cè)面輪廓的定位攝像裝置。
[0051]如圖1-3所示，令此時(shí)人的頭部樣本3所在的位置即為該支架I對(duì)人頭進(jìn)行拍攝的最佳位置，人的頭部樣本3位于該位置時(shí)，其頭部的正面是豎直正對(duì)著頭盔式支架正前方的。在本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中，取人的頭部樣本3的鼻子301、嘴巴、左耳303、右耳302、人臉側(cè)面輪廓作為定位點(diǎn)；如圖1-3所所示，其中，
[0052]所述系統(tǒng)從所述多個(gè)攝像裝置2中選取出與所述人的頭部樣本的鼻子301、嘴巴、左耳303、右耳302和人臉側(cè)面輪廓相對(duì)應(yīng)的攝像裝置作為定位攝像裝置。即從圖1-3可看出，本發(fā)明位于支架I上的正前方、正左方和正右方的攝像裝置分別與人的頭部樣本的鼻子301、左耳303和右耳302相對(duì)應(yīng)，所以選取位于這幾個(gè)位置上的攝像裝置為定位攝像裝置，此時(shí)左耳或右耳的定位攝像裝置也作為是人臉側(cè)面輪廓的定位攝像裝置，鼻子的定位攝像裝置也作為是嘴巴的定位攝像裝置。為方便描述，取位于支架上正前方的攝像裝置201為O號(hào)定位攝像裝置，取位于支架上正左方的攝像裝置203為I號(hào)定位攝像裝置，取位于支架上正右方的攝像裝置202為2號(hào)定位攝像裝置。因不同的待拍攝人物具有不同的頭部特征(比如說鼻子特征，其可能比人的頭部樣本的鼻子要大或是要小)，所以在實(shí)際的操作過程中，為讓本發(fā)明所提供的圖像采集系統(tǒng)能夠適應(yīng)于不同的人頭拍攝，并不止選取一個(gè)人頭樣本作為標(biāo)準(zhǔn)，而是選取多個(gè)不同的人頭樣本(比如說兒童頭部樣本、男性頭部樣本、女性頭部樣本)置于圖1-3所在的最佳拍攝位置，并從不同的人頭樣本中選取出相同的幾個(gè)定位點(diǎn)，再根據(jù)定位點(diǎn)選出定位攝像裝置。此時(shí)系統(tǒng)會(huì)通過不同的定位攝像裝置記錄并圈定不同的人頭樣本在最佳拍攝位置時(shí)定位點(diǎn)所在位置的理想范圍。比如說，O號(hào)定位攝像裝置可采集到不同人頭樣本的正面人臉圖像，此時(shí)就可以確定不同人頭樣本處于最佳拍攝位置時(shí)，鼻子所在位置的理想范圍。因此只有待拍攝人物的鼻子位于該范圍內(nèi)，即可認(rèn)為他的鼻子在支架空間內(nèi)的實(shí)際位置大致已經(jīng)處于理想的拍攝位置(這里只能說“大致”，是因?yàn)榇嬖谶@樣一種可能，即待拍攝人物的鼻子較小，即便已經(jīng)處于了理想范圍，但有可能是歪著的，所以要根據(jù)其他的頭部特征來確定其是不是完全處于理想的拍攝位置，即不偏不歪)。
[0053]由此，本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)為了提高圖像采集的質(zhì)量，首先要從支架上安裝的多個(gè)攝像裝置中選取出與待拍攝物體的定位點(diǎn)相配合的定位攝像裝置，而本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中優(yōu)先對(duì)人的頭部進(jìn)行拍攝，所以在對(duì)待拍攝人物的頭部進(jìn)行拍攝之前，需要根據(jù)選取出的人的頭部樣本3的定位點(diǎn)選取出合適的定位攝像裝置，選取方法如上。
[0054]在選取好各個(gè)定位攝像裝置以后，再讓待拍攝人物的頭部置于所述支架I內(nèi)的多個(gè)攝像裝置2組成的聚焦平面附近。此時(shí)并不立即啟動(dòng)所有的攝像裝置對(duì)其進(jìn)行拍攝，而是僅啟動(dòng)選取好的各個(gè)定位攝像裝置(O號(hào)定位攝像裝置、I號(hào)定位攝像裝置、2號(hào)定位攝像裝置)對(duì)待拍攝人物的頭部以視頻或連拍的方式進(jìn)行連續(xù)拍攝。系統(tǒng)根據(jù)這幾個(gè)定位攝像裝置采集到的圖像信息，采用相關(guān)的檢測(cè)算法找到待拍攝人物的鼻子、左耳、右耳和人臉側(cè)面輪廓的位置，并由此確定待拍攝人物的頭部在所述支架I形成的支架空間內(nèi)的實(shí)際位置。這里系統(tǒng)欲根據(jù)I號(hào)定位攝像裝置和2號(hào)定位攝像裝置采集的圖像信息分別檢測(cè)出待拍攝人物的左耳和右耳在支架I空間內(nèi)所在的位置，就采用人耳檢測(cè)算法；欲根據(jù)O號(hào)定位攝像裝置采集的圖像信息檢測(cè)出待拍攝人物的鼻子和嘴巴在支架I空間所在的位置，就采用人鼻檢測(cè)算法和人嘴檢測(cè)算法；欲根據(jù)I號(hào)定位攝像裝置(或者2號(hào)定位攝像裝置)采集的圖像信息檢測(cè)出待拍攝人物的側(cè)臉輪廓在支架I空間內(nèi)所在的位置，就采用人臉檢測(cè)算法。若系統(tǒng)確定了各個(gè)定位點(diǎn)(耳朵、鼻子、側(cè)臉輪廓)在頭盔式支架I空間內(nèi)所在的位置，自然也能確定了待拍攝人物的頭部在所述支架I形成的支架空間內(nèi)的實(shí)際位置。
[0055]接下來，本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)開始對(duì)待拍攝人物的頭部進(jìn)行定位。因?yàn)橥ǔＧ闆r下，待拍攝人物進(jìn)入到本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)的支架空間內(nèi)時(shí)，其頭部在這個(gè)支架空間內(nèi)的實(shí)際位置一般不會(huì)正好處于最佳的拍攝位置(可能過高，可能過低)，所以系統(tǒng)在確定了待拍攝人物的頭部所在的實(shí)際位置后，便開始對(duì)頭部進(jìn)行很好的定位。而定位的方式則是:通過不斷的移動(dòng)所述頭盔式的支架和/或所述待拍攝人物來不間斷的減小待拍攝人物頭部的實(shí)際位置與系統(tǒng)最佳拍攝位置之間的差異，直到差異最小。這里的“不間斷”表明本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)在移動(dòng)頭盔支架或待拍攝人物或同時(shí)移動(dòng)二者的過程中，仍在不斷的監(jiān)測(cè)實(shí)際位置與最佳拍攝位置的差異，即仍在利用各個(gè)定位攝像裝置采集圖像信息，并基于各個(gè)時(shí)刻采集到的圖像信息分析確定待拍攝人物的頭部的當(dāng)前新的實(shí)際位置，再監(jiān)測(cè)新待拍攝人物的頭部的實(shí)際位置與最佳位置的差異情況，直到差異最小的時(shí)候，便可以啟動(dòng)其他的攝像裝置對(duì)待拍攝人物的頭部進(jìn)行拍攝。
[0056]這里根據(jù)以上選好的O號(hào)、I號(hào)和2號(hào)定位攝像裝置來詳細(xì)說明本發(fā)明圖像采集系統(tǒng)的定位過程:
[0057]第一步、根據(jù)O號(hào)定位攝像裝置定位待拍攝人物鼻子和嘴巴的位置；
[0058]此前系統(tǒng)已經(jīng)知道了待拍攝人物鼻子和嘴巴在支架I空間內(nèi)的實(shí)際位置，若其均不在系統(tǒng)預(yù)先確定的理想拍攝范圍內(nèi)，則會(huì)調(diào)節(jié)頭盔式支架或是待拍攝人物所在的支架平臺(tái)來移動(dòng)鼻子和嘴巴的實(shí)際位置。比如說系統(tǒng)檢測(cè)出待拍攝人物的鼻子和嘴巴均位于理想拍攝范圍的正上方，則會(huì)調(diào)節(jié)頭盔式支架往上移動(dòng)，使其位于理想范圍內(nèi)。同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)通過檢測(cè)鼻子的鼻尖點(diǎn)與嘴巴的中點(diǎn)的連線是否呈豎直狀態(tài)來判斷待拍攝人物是否有頭部的左右擺動(dòng)，若是則表示鼻子和嘴巴已完全定位好，系統(tǒng)進(jìn)入第二步定位；若否，則還要繼續(xù)進(jìn)行頭盔式支架或是待拍攝人物所在的支架平臺(tái)的移動(dòng)。
[0059]此時(shí)系統(tǒng)僅根據(jù)O號(hào)定位攝像裝置并不能判斷出待拍攝人物的頭部是否有小幅度的前后移動(dòng)，也不能確定待拍攝人物的頭部是否有小幅度的左右轉(zhuǎn)動(dòng)，更不能確定待拍攝人物的頭部是否有小幅度的前后俯仰(因?yàn)樾》鹊那昂笠苿?dòng)、左右轉(zhuǎn)動(dòng)、前后俯仰有可能使得鼻子還處于理想拍攝范圍)，此時(shí)需要借助I號(hào)和2號(hào)定位攝像裝置來判斷；
[0060]擴(kuò)展:若系統(tǒng)沒有選取鼻子和嘴巴作為定位點(diǎn)，而是選取了左眼和右眼(左眉和右眉)，則仍然可以通過O號(hào)定位攝像裝置來定位左眼和右眼(左眉和右眉)的位置，并進(jìn)一步根據(jù)二者的中點(diǎn)連線是否水平來判斷待拍攝人物的頭部是否存在左高右低(或左低右聞)的現(xiàn)象。
[0061]第二步、根據(jù)I號(hào)和2號(hào)定位攝像裝置定位待拍攝人物耳朵的位置；
[0062]在第一步時(shí)，系統(tǒng)已經(jīng)通過O號(hào)定位攝像裝置將待拍攝人物的鼻子和嘴巴定位好了，即相當(dāng)于定位好了待拍攝人物距離支架空間正上方、正左方和正右方的位置，此時(shí)需要定位待拍攝人物距離支架空間正前方的位置。而該定位則是通過I號(hào)和2號(hào)定位攝像裝置定位待拍攝人物的耳朵來實(shí)現(xiàn)。若左耳和右耳分別正好位于I號(hào)和2號(hào)定位攝像裝置的理想拍攝范圍內(nèi)，且左耳和右耳的連線還與I號(hào)和2號(hào)定位攝像裝置的光軸方向平行，則系統(tǒng)進(jìn)入第三步定位。反之則會(huì)移動(dòng)頭盔式支架或是待拍攝人物所在的支架平臺(tái)。
[0063]此時(shí)系統(tǒng)可以根據(jù)I號(hào)和2號(hào)定位攝像裝置判斷出待拍攝人物的頭部是否有小幅度的前后移動(dòng)以及左右轉(zhuǎn)動(dòng)，但仍然不能檢測(cè)出是否有微小的低頭或仰頭，則需要進(jìn)入第三步定位；
[0064]第三步、根據(jù)I號(hào)和2號(hào)定位攝像裝置中其中一部定位攝像裝置來定位待拍攝人物的側(cè)臉輪廓位置；
[0065]在第二步時(shí)，系統(tǒng)已經(jīng)定位好了待拍攝人物距離支架空間正上方、正左方、正右方以及正前方的位置，基本已經(jīng)確定了待拍攝人物頭部的位置，但還是無法判斷待拍攝人物的頭部是否有低頭或仰頭(低頭或仰頭也會(huì)影響到拍攝效果)，也就是還不能確定是否就是最佳的拍攝位置，因此系統(tǒng)還需要通過定位待拍攝人物的人臉側(cè)面輪廓進(jìn)行待拍攝人物低頭或仰頭的校正，該校正仍然是通過移動(dòng)頭盔式支架或是待拍攝人物所在的支架平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。圖4為待拍攝人物處于最佳拍攝位置時(shí)的側(cè)臉輪廓圖(沒有前后俯仰的情形)，定位方式有以下幾種:
[0066]①如圖4所不,通過待拍攝人物的如額部位的最突出點(diǎn)401 (可取眉毛的最聞點(diǎn))與下巴部位(即下嘴唇之下)的最突出點(diǎn)402的連線進(jìn)行校正；
[0067]②通過待拍攝人物的前額部位的最突出點(diǎn)401 (或拐點(diǎn))與下巴部位近脖子處的拐點(diǎn)403之間的曲線段所擬合的一條直線404進(jìn)行校正；
[0068]③通過待拍攝人物的前額部位的拐點(diǎn)401與下巴部位的拐點(diǎn)的連線進(jìn)行校正。
[0069]經(jīng)過以上分析，系統(tǒng)通過O號(hào)定位攝像裝置僅能判斷出待拍攝人物的頭部是否存在上下移動(dòng)、左右移動(dòng)和左右擺動(dòng)，接著通過I號(hào)定位攝像裝置和/或2號(hào)定位攝像裝置來判斷待拍攝人物的頭部是否存在前后移動(dòng)、左右轉(zhuǎn)動(dòng)和前后俯仰，這六種狀態(tài)一旦定位好，則系統(tǒng)判定待拍攝人物當(dāng)前的實(shí)際位置與系統(tǒng)的最佳拍攝位置差異最小，可以啟動(dòng)其他攝像裝置進(jìn)行待拍攝人物的頭部拍攝了。以上六種狀態(tài)如圖5所示。換句話說，當(dāng)系統(tǒng)通過以上三步定位后，則完成了對(duì)待拍攝人物的頭部定位，將其幾乎定位到了系統(tǒng)的最佳拍攝位置，即“系統(tǒng)通過不斷的移動(dòng)所述頭盔式的支架和/或所述待拍攝人物來不間斷的減小待拍攝人物頭部的實(shí)際位置與系統(tǒng)最佳拍攝位置之間的差異，直到差異最小”。本發(fā)明中上述的“實(shí)際位置”與“最佳拍攝位置”的差異計(jì)算可以是通過檢測(cè)待拍攝人物的頭部輪廓與人的頭部樣本的頭部處于最佳拍攝位置的輪廓的距離實(shí)現(xiàn)，所用的距離度量可以是Hausdorff 距離。
[0070]其中，系統(tǒng)采集到的人耳圖像可在后期對(duì)待拍攝人物進(jìn)行人耳識(shí)別。同理還可以利用本系統(tǒng)中的多個(gè)攝像裝置采集到的人臉圖像進(jìn)行人臉識(shí)別。
[0071]基于此，本發(fā)明所述的圖像采集系統(tǒng)提供了一個(gè)用戶界面，可以讓用戶輸入和編輯每個(gè)攝像裝置的拍攝工作時(shí)段，拍攝時(shí)的焦距、光圈、快門等參數(shù)，以及輸出相關(guān)記錄等，也可以讓用戶觀察各個(gè)攝像裝置的工作狀態(tài)和采集的圖像。
[0072]本發(fā)明中，所述呈頭盔狀的支架安設(shè)在與第一位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接的第一支架(未示出)上，和/或，所述待拍攝物體位于與第二位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接的第二支架(未示出)上；其中，所述系統(tǒng)通過控制所述第一位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別實(shí)現(xiàn)所述呈頭盔狀的支架和所述待拍攝物體的移動(dòng)。其中，系統(tǒng)可通過控制與第一支架電連接的位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)呈頭盔狀的支架I的上下移動(dòng)、左右移動(dòng)、前后移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，同樣的，系統(tǒng)可通過控制與第二支架電連接的位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)待拍攝物體的上下移動(dòng)、左右移動(dòng)、前后移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。其中位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是電機(jī)或液壓的方式。這里本發(fā)明的圖像采集系統(tǒng)采用的是三維平移+旋轉(zhuǎn)，因?yàn)槿说念^部是個(gè)可以三維移動(dòng)的橢球體。
[0073]基于此，本發(fā)明所述的圖像采集系統(tǒng)提供了一個(gè)用戶界面，可以讓用戶輸入和編輯第一位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的模式、速度、精度等參數(shù)，以及輸出相關(guān)記錄等，也可以讓用戶觀察各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)。
[0074]其中，本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)還包括:
[0075]1、至少一個(gè)顯示裝置(未示出)，其安設(shè)在與所述人的頭部樣本的正臉相對(duì)的攝像裝置附近，用于顯示預(yù)先存儲(chǔ)的人頭正面模板；其中，待拍攝人物通過自身的頭部移動(dòng)使得其頭部正面與所述顯示裝置上顯示的人頭正面模板對(duì)準(zhǔn)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，安設(shè)在O號(hào)定位攝像裝置的附近。這里的人頭正面模板包括人的臉部輪廓、眼睛輪廓、鼻子輪廓、嘴巴輪廓、耳朵輪廓。
[0076]優(yōu)選的是，所述人頭正面模板由所述系統(tǒng)基于采集到的所述待拍攝人物位于最佳拍攝位置時(shí)的頭部正面的輪廓數(shù)據(jù)擬合而成，并用不同的顏色和/或線條顯示。這種情況是當(dāng)系統(tǒng)通過移動(dòng)第一支架和/或第二支架將待拍攝人物置于最佳拍攝位置了，就先利用攝像裝置采集其頭部正面信息，生成一個(gè)該待拍攝人物在最佳拍攝位置時(shí)的頭部輪廓。此時(shí)若待拍攝人物又不自覺的移動(dòng)了，就會(huì)提示他移動(dòng)頭部使之與顯示裝置上顯示的他在最佳拍攝位置時(shí)的頭部正面輪廓對(duì)準(zhǔn)。
[0077]本發(fā)明中所述系統(tǒng)還通過所述顯示裝置播放圖像信息和/或文字信息實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待拍攝人物的表情誘導(dǎo)和調(diào)動(dòng)。這樣，可以讓待拍攝人物表現(xiàn)出喜怒哀樂等各種表情。例如可以讓待拍攝人物閱讀顯示裝置上的一段文字，或者觀看一段段情感強(qiáng)烈的錄像；通過這些文字或錄像調(diào)動(dòng)待拍攝人物的表情變化。此時(shí)可以啟動(dòng)所有的攝像裝置來捕捉該時(shí)刻待拍攝人物的表情圖像信息。
[0078]在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，僅采用一個(gè)顯示裝置，其既用于顯示預(yù)先存儲(chǔ)的正面人臉模板，又用于播放圖像信息和/或文字信息。
[0079]在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，采用兩個(gè)顯示裝置，其中一個(gè)用于顯示預(yù)先存儲(chǔ)的正面人臉模板，另外一個(gè)用于播放圖像信息和/或文字信息。
[0080]2、播音裝置(未示出)，其用于提示所述待拍攝人物做自身的頭部移動(dòng)；
[0081]其中，所述播音裝置的提示內(nèi)容由用戶端設(shè)定，和/或，由所述系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)所述待拍攝人物的頭部正面與所述顯示裝置顯示的人頭正面模板的匹配狀況從預(yù)先存儲(chǔ)的提示內(nèi)容中選取。
[0082]例如:系統(tǒng)檢測(cè)到待拍攝人物的頭部偏向左方，可以發(fā)出如下提示:“請(qǐng)向右轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，直到與模板中的標(biāo)準(zhǔn)輪廓吻合?！痹谒鱿到y(tǒng)驅(qū)動(dòng)上述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)或待拍攝人物自行微調(diào)自己的姿態(tài)時(shí)，系統(tǒng)均對(duì)位移量進(jìn)行記錄，并與當(dāng)時(shí)攝像裝置拍攝的圖像進(jìn)行--對(duì)應(yīng)。
[0083]3、錄音裝置(未示出)，其用于錄入所述待拍攝人物發(fā)出的聲音信號(hào)；[0084]其中，所述系統(tǒng)通過所述錄音裝置錄入的聲音信號(hào)進(jìn)行聲紋分析，和/或，結(jié)合所述多個(gè)攝像裝置采集到的圖像信息做口型分析。
[0085]基于此，本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)可以對(duì)顯示裝置、播音裝置、錄音裝置進(jìn)行獨(dú)立或組合控制，包括播放的內(nèi)容、時(shí)段、亮度、音量、模式等。所述圖像采集系統(tǒng)提供一個(gè)用戶界面，可以讓用戶輸入和編輯顯示裝置及播音裝置播放的內(nèi)容時(shí)段、亮度、音量、模式等參數(shù)，以及輸出相關(guān)記錄等，也可以讓用戶觀察顯示裝置、播音裝置、錄音裝置的工作狀態(tài)。
[0086]本發(fā)明中優(yōu)選的是，所述顯示裝置、所述播音裝置、所述錄音裝置均安設(shè)在頭盔式的支架上，隨所述多個(gè)攝像裝置同步移動(dòng)。
[0087]其中，本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)還包括:
[0088]4、至少一個(gè)以可見光方式或紅外光方式對(duì)所述待拍攝人物的頭部進(jìn)行照明的照明裝置(未示出)；
[0089]當(dāng)所述照明裝置為一個(gè)時(shí)，其優(yōu)選安設(shè)在與所述人的頭部樣本的正臉相對(duì)的攝像裝置附近，從所述待拍攝人物的臉部正面進(jìn)行照明。在其中一個(gè)實(shí)施例中，安設(shè)在O號(hào)定位攝像裝置的附近。
[0090]當(dāng)所述照明裝置為多個(gè)時(shí)，其分散安設(shè)在各個(gè)攝像裝置的附近，從多個(gè)角度對(duì)所述待拍攝人物的頭部進(jìn)行照明。
[0091]基于此，本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)能夠?qū)λ稣彰餮b置的照明強(qiáng)度和照明時(shí)間段進(jìn)行控制，并記錄各照明裝置照射強(qiáng)度、照明時(shí)間段及其組合與當(dāng)時(shí)采集到的圖像之間的關(guān)系。所述圖像采集系統(tǒng)提供一個(gè)用戶界面，可以讓用戶輸入和編輯各個(gè)照明裝置的照明時(shí)間段、照射光強(qiáng)和閃爍模式等參數(shù)，選擇照明組合，以及輸出相關(guān)記錄等，也可以讓用戶觀察各個(gè)照明裝置的工作狀態(tài)。
[0092]5、至少一個(gè)投影裝置(未示出)，其用于向所述待拍攝人物的頭部投射結(jié)構(gòu)光；
[0093]當(dāng)所述投影裝置為一個(gè)時(shí)，其優(yōu)先安設(shè)在與所述人的頭部樣本的正臉對(duì)準(zhǔn)的定位攝像裝置附近，從所述待拍攝人物的臉部正面投射結(jié)構(gòu)光。在其中一個(gè)實(shí)施例中，安設(shè)在O號(hào)定位攝像裝置的附近。
[0094]當(dāng)所述投影裝置為多個(gè)時(shí)，其分散安設(shè)在各個(gè)攝像裝置的附近，從多個(gè)角度對(duì)所述待拍攝人物的頭部投射結(jié)構(gòu)光。
[0095]其中，所述投影裝置向待拍攝人物的頭部投射結(jié)構(gòu)光以后，通過所述多個(gè)攝像裝置2采集帶結(jié)構(gòu)光的圖像，由于待拍攝人物的頭部表面對(duì)結(jié)構(gòu)光進(jìn)行了調(diào)制，系統(tǒng)對(duì)這些被調(diào)制的結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行解析，可以推算出待拍攝人物頭部表面的三維形狀。
[0096]基于此，本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)能夠?qū)λ鐾队把b置的投射時(shí)間段進(jìn)行控制，并記錄各投射時(shí)間段與當(dāng)時(shí)錄制的圖像的關(guān)系，避免兩部或以上的裝置同時(shí)投射。為避免其他可見光源的干擾，所述投影裝置所投射的結(jié)構(gòu)光可以是各種紅外光。所述圖像采集系統(tǒng)提供一個(gè)用戶界面，可以讓用戶輸入和編輯各投影裝置投影的時(shí)段、光強(qiáng)、圖案，以及輸出相關(guān)記錄等。
[0097]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還根據(jù)所述多個(gè)攝像裝置采集到的待拍攝人物的頭部圖像信息構(gòu)建所述待拍攝人物的頭部三維模型。由于本發(fā)明采用了多個(gè)攝像裝置在同一時(shí)刻拍攝了待拍攝人物的頭部在某一時(shí)刻的多個(gè)角度的圖像信息，而這些在同一時(shí)刻拍攝下的圖像信息能夠很好的進(jìn)行三維模型的重建，使得后期得到的三維人頭重建模型的效果得到提高，同時(shí)采用了多個(gè)攝像裝置使得每一個(gè)角度獲得的圖像信息分辨率也大大增大，再利用這些圖像進(jìn)行三維重建時(shí)得到的三維人頭分辨率也得到了提高。
[0098]優(yōu)選的是，本發(fā)明提供的圖像采集系統(tǒng)還包括:至少一個(gè)指紋采集裝置(未示出)，其用于采集所述待拍攝人物雙手的指紋圖像。所述指紋采集裝置采用光電成像式、電容成像式或超聲波成像式中的一種或幾種。
[0099]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，包括: 一個(gè)剛性的呈頭盔狀的支架； 多個(gè)攝像裝置，其間隔安設(shè)在所述支架的內(nèi)側(cè)，且所述多個(gè)攝像裝置均聚焦于所述支架內(nèi)部幾何中心附近；其中， 將待拍攝物體的樣本置于其在所述支架內(nèi)的最佳拍攝位置，并從所述樣本上選取幾個(gè)定位點(diǎn)，根據(jù)這幾個(gè)定位點(diǎn)從所述多個(gè)攝像裝置中選取與之對(duì)應(yīng)的幾個(gè)攝像裝置作為定位攝像裝置； 將待拍攝物體置于所述支架內(nèi)的多個(gè)攝像裝置組成的聚焦平面附近，并通過選取的各個(gè)定位攝像裝置對(duì)其進(jìn)行連續(xù)拍攝，然后對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析后找到其中與所述待拍攝物體的樣本相對(duì)應(yīng)的定位點(diǎn)，由此確定所述待拍攝物體在所述支架形成的支架空間內(nèi)的實(shí)際位置； 所述系統(tǒng)通過移動(dòng)所述支架和/或所述待拍攝物體以減小所述待拍攝物體的實(shí)際位置與所述最佳拍攝位置之間的差異，之后通過所述多個(gè)攝像裝置進(jìn)行定位拍攝。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述待拍攝物體為人的頭部，將人的頭部樣本置于其在所述支架內(nèi)的最佳拍攝位置，并從其頭頂、左耳、右耳、左眼、右眼、左眉、右眉、鼻子、嘴巴和人臉側(cè)面輪廓中選取出幾個(gè)自然特征作為定位點(diǎn)；其中， 所述系統(tǒng)從所述多個(gè)攝像裝置中選取出與所述人的頭部樣本的各定位點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的攝像裝置作為定位攝像裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)通過不斷移動(dòng)所述支架和/或所述待拍攝物體來不間斷的減小所述待拍攝物體的實(shí)際位置與所述最佳拍攝位置之間的差異，直到差異最小。
4.如權(quán)利要求3所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述呈頭盔狀的支架安設(shè)在與第一位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接的第一支架上，和/或，所述待拍攝物體位于與第二位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接的第二支架上；其中， 所述系統(tǒng)通過控制所述第一位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別實(shí)現(xiàn)所述呈頭盔狀的支架和所述待拍攝物體的移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求2所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 至少一個(gè)顯示裝置，其安設(shè)在與所述人的頭部樣本的正臉相對(duì)的攝像裝置附近，用于顯示預(yù)先存儲(chǔ)的人頭正面模板； 其中，待拍攝人物通過自身的頭部移動(dòng)使得其頭部正面與所述顯示裝置上顯示的人頭正面模板匹配對(duì)準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求5所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述人頭正面模板由所述系統(tǒng)基于采集到的所述待拍攝人物位于最佳拍攝位置時(shí)的頭部正面的輪廓數(shù)據(jù)擬合而成，并用不同的顏色和/或線條顯示。
7.如權(quán)利要求5或6所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 播音裝置，其用于提示所述待拍攝人物做自身的頭部移動(dòng)； 其中，所述播音裝置的提示內(nèi)容由用戶端設(shè)定，和/或，由所述系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)所述待拍攝人物的頭部正面與所述顯示裝置顯示的人頭正面模板的匹配狀況從預(yù)先存儲(chǔ)的提示內(nèi)容中選取。
8.如權(quán)利要求5所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還通過所述顯示裝置播放圖像信息和/或文字信息實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待拍攝人物的表情誘導(dǎo)和調(diào)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 錄音裝置，其用于錄入所述待拍攝人物發(fā)出的聲音信號(hào)； 其中，所述系統(tǒng)通過所述錄音裝置錄入的聲音信號(hào)進(jìn)行聲紋分析，和/或，結(jié)合所述多個(gè)攝像裝置采集到的圖像信息做口型分析。
10.如權(quán)利要求5所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 至少一個(gè)以可見光方式或紅外光方式對(duì)所述待拍攝人物的頭部進(jìn)行照明的照明裝置。
11.如權(quán)利要求5所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 至少一個(gè)投影裝置，其用于向所述待拍攝人物的頭部投射結(jié)構(gòu)光。
12.如權(quán)利要求11所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還根據(jù)所述多個(gè)攝像裝置采集到的待拍攝人物的頭部圖像信息構(gòu)建所述待拍攝人物的頭部三維模型。
13.如權(quán)利要求5所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:至少一個(gè)指紋采集裝置，其用于采集所述 待拍攝人物雙手的指紋圖像。
【文檔編號(hào)】H04N5/225GK103546672SQ201310548600
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】葉珍鳳 申請(qǐng)人:蘇州君立軟件有限公司