基于RK3399平臺的3D人臉建模設計與實現
近幾年,醫美行業迅猛發展,但目前存在獲客成本高、轉化率低、潛在客戶整形前顧慮較多等痛點,因此基于行業現狀以及發展前景,開發一款基于人臉高精度掃描,得到客戶面部數字化彩色三維高還原人臉模型,通過對模型進行面部特征分析,并按客戶需求進行預整形并呈現最終效果的一體解決方案,才能很好地滿足消費者的需求,帶來更好的應用體驗,占領魔鏡產品的中高端市場,提高用戶黏性,提升品牌認知度。本項目采用瑞芯微新一代應用處理器方案RK3399+DSP 芯片RK1608,RK3399 芯片是一款低功耗、高性能的處理器,集成雙核Cortex-A72+ 四核Cortex-A53 CPU,集成ARM NEON 技術,可增強較多的多媒體應用體驗。另外集成高性能Mali-T860 MP4 GPU,嵌入式3DGPU 使RK3399 完全兼容OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1、OpenCL 和DirectX 11.1,并且帶有MMU 的專用二維引擎將最大限度地提高顯示性能并提供非常平穩的操作。RK1608 用于對MIPI CSI 信號進行DSP 加速等預處理。方案支持各主流的多媒體解碼、USB3.0、SD3.0、TYPE C 信源輸入;視頻解碼支持H.264/H.265/VP9 等,支持H.264/MVC/VP8 1080P@30Hz 視頻編碼,同時可支持多屏異顯。采用RTK 的codec ALC5616,功放采用ESMT 的模擬功放ESMT52050,同時該項目還具有網絡、多路USB、串口、RS232 接口等功能,完全滿足醫美行業需要的各種性能要求,使產品具備強勁的競爭力。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202306/447903.htm1 3D人臉建模硬件設計
1.1 硬件系統架構
本項目采用瑞芯微的RK3399+RK1608 集成方案,在核心處理模塊,RK3399 需要將3D CAMERA 采集的USB 數據解碼后再編碼成MIPI DSI 信號發送到RK1608,2D 攝像頭直接將MIPI CSI 信號送入RK1608,經RK1608 做DSP 加速以及預處理后送入RK3399 做ISP 處理,此時需要通過HDMI OUT 轉LVDS 進行屏顯。方案同時兼容3 個2D 攝像頭輸入設計,可擴展性極強。在信號輸入部分,由于芯片內部沒有集成PHY,網絡信號MDI/MDIX 經PHY 芯片轉換成RMII 信號送入主芯片處理。3G/4G 信號需經模塊轉換成USB 信號送入主芯片。SD 以及TYPEC 信號直接送入主芯片處理。USB 信號因兼容設計,部分經過HUB 后送入主芯片。在信號輸出部分,本方案兼容兩路屏輸出(LVDS+EDP),支持雙屏異顯或者同顯,支持HDMI OUT;音頻信號,因RK3399 芯片接口只有I2S 輸出,需要外接CODEC芯片進行轉換成模擬音頻信號,為兼容大功率要求,模擬音頻信號送入功放進行放大后輸出,另外耳機以及MIC 均由codec 芯片進行處理。系統框圖如圖1 所示。
圖1 RK3399系統框圖
1.2 系統電源框圖
系統采用單12 V 供電,通過PMIC RK808-D 產生核心系統部分供電,通過其他DCDC/LDO 產生其他部分供電,如SY837/SY838/SY8120 系列IC 等,TYPE C供電需要考慮外部3D 攝像頭瞬間抽電需求,因此預留單獨DCDC 供電給TYPE C 接口。整體系統電源框圖如圖2 所示。
1.3 核心攝像頭選型以及設計要素
本方案采用intel 3D 攝像頭+12MPFF 2D camera(sony IMX378),1 200萬像素高清拍攝,100 萬像素紋理貼圖,3 萬深度信息,完美呈現人臉細節,實現3D 精準建模。因RK3399 自帶ISP 處理,支持MIPI CSI 信號輸入,因此2D 攝像頭采用MIPI 接口接入到RK3399,考慮到整機尺寸較大,2D 攝像頭走線較長,約360 mm,而MIPICSI信號因信號幅度低,容易受干擾,業內普遍建議線材長度不能長于70mm。同時該攝像頭Sensor 功耗較大,對于MIPI 走線(軟FPC 銅線)要求非常高。因此我們對線材進行了優化,包括信號走線阻抗控制,供電走線線寬以及銅厚處理等措施確保2D 攝像頭信號質量,考慮到人臉建模過程中的用戶體驗感,我們設計2D 攝像頭的焦距在45 cm 左右。
3D 結構光模組采用TYPE C 接口,因此RK3399 主板同樣采取TYPE C 接口以保證線材的通用性,支持正反插設計,支持固定電壓供電。在結構設計上,需要保證3D 結構光模組與2D 攝像頭的相對位置固定,并且3D結構光模組的視角范圍要小于2D 攝像頭以確保3D結構光的貼圖數據完整。
2 3D人臉建模軟件設計
2.1 軟件系統架構
軟件系統采用安卓8.1,自主開發醫美整形APP,主要核心是將Camera 經過RK1608 處理后的數據通過3D 建模算法形成3D 人臉模型。通過人臉模型可以進行人臉美學分析、整形模擬。其次我們也可以導入客制化的AI 肌膚檢測SDK,實現肌膚檢測功能,并可推薦相關產品。除了整形模擬、人臉美學分析、AI 肌膚檢測,我們還自研商城模塊,可根據人臉分析結果,智能推薦醫美商品,并可后臺配置,在線升級等功能。軟件系統架構如圖3 所示。
圖3 軟件系統架構
2.2 3D建模軟件流程圖
設備開機后,系統先進行初始化以及自檢,正常后直接進入3D 建模APP,此時2D、3D 攝像頭開啟,系統通過2D 攝像頭生成的預覽流實時偵測是否有人臉處于合適位置。當系統檢測到人臉處于合適位置時,提示用戶可以開始建模,用戶點擊確認后,系統打開補光燈,同時開始掃描用戶人臉數據,采樣頻率為30 Hz,待掃描完成后系統會將精確的2D/3D 數據進行貼圖,生成人臉3D 數據模型,接下來用戶就可以根據3D 模型做整形模擬分析等。流程圖如下圖4 所示。
圖4 3D建模軟件流程
3 結束語
隨著大家對更高生活品質的要求,醫美市場前景非常廣闊,本文簡要介紹了醫美魔鏡的市場現狀以及行業痛點,詳細闡述了通過RK3399 平臺開發來實現3D 人臉建模設計的設計流程以及注意要素,對后續其他品類醫美魔鏡開發具備一定借鑒意義。
(本文來源于《電子產品世界》雜志2023年6月期)
評論