科创中国

本发明涉及采用镜面反射球辅助光源方向标定装置和方法。本发明还涉及人体信息三维采集的装置和方法，使用普通摄像头和若干LED灯，即可快速完成人体信息的三维采集，并利用光源方向标定、近光源光照场矫正，获得高精度的人体信息三维重建。本发明具有低成本、便携、快速、高精度的优点。针对现有人体信息Ξ维采集技术存在的问题，本发明提供一种低成本、高速度、高 精度和便携式的人体信息Ξ维采集方法与装置。

1. 一种光源方向标定装置，包括： 镜面反射球，其半径r已知；以摄像单元为原点0 ; 光源，用于从侧面照射所述镜面反射球； 摄像单元，位于所述镜面反射球正前方，位于像素坐标系的原点，用于捕获所述镜面反 射球的最大截面轮廓，以及所述光源在所述镜面反射球上的光斑，形成在所述像素坐标系 上的像平面； 计算单元，与所述摄像单元连接，根据Canny算子计算球体在像平面上的轮廓，通过椭 圆拟合获得镜面反射球心在像平面上的像点坐标，根据球体半径、原点〇与球心的距离及 原点〇与反射点的距离的三角关系，计算球心坐标，依据镜面反射球心c的坐标和镜面反射 球半径r，计算球面方程；计算反射光线os'与球面方程的交点坐标，为镜面反射点s的坐 标；依据镜面反射球心c和镜面反射点s的坐标确定法向量n，根据反射光线和入射光线关 于法向量对称，计算所述光源方向。

人体信息识别技术，特别是指纹识别技术已得到广泛应用，比如指纹锁，指纹保险 柜，指纹考勤机，指纹手机等，被广泛用于公安、保险、银行等多种行业，给现代的生活带来 了极大的安全便利。现有的人体信息识别大多是基于二维图像采集和分析识别原理的，运 种接触式的图像采集方式带来的问题也较为明显：1)由于接触产生的指纹的变形会影响 识别率；2)由于接触产生的油脂污染等问题会造成识别失败；3)由于接触产生的疾病传染 问题。

中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。

通过若干灯和摄像单元，基于光度学原理，实现人体信息Ξ维快速重建，其优势体 现在：1)系统结构简单，无需成本高昂的Ξ维扫描设备，仅由若干灯和摄像单元及一块串 口I/O板组成；2)低成本；3)精度高，可实现对人体皮肤细微细节的高精度重建。由于影 响重建精度的因素主要设及两个方面：图像中灯光照射的亮度值，以及图像中每个点处的 光源方向值。通过本发明的方法中的光源方向标定，以及近光源光照场矫正和亮度补偿的 步骤，可W大大提高人体信息Ξ维重建的精度。

技术合作

应理解，本说明书中对于方位的描述均为相对意义的。例如，说明书中陈述的灯杯 位于采集室上方，当整个装置倒置或横向放置时，灯杯则位于采集室下方，或侧方。并且W 上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技 术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。