單幅人臉的三維可視化方法研究.pdf

1、目前，三維人臉可視化技術(shù)廣泛應(yīng)用于三維游戲、三維動漫以及安防等領(lǐng)域中。因此，該技術(shù)在眾多研究領(lǐng)域中一直受到專家學(xué)者們的重視，尤其是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、模式識別等領(lǐng)域。其中基于單幅人臉照片的三維可視化方法，能夠在有效避免三維可視化需要耗費(fèi)大量人力物力的問題的同時，實(shí)現(xiàn)較好的三維可視化效果。因此該項(xiàng)技術(shù)的研究具有重大意義。
　　單幅人臉的三維可視化方法眾多，目的在于建立與照片中人臉一致的三維人臉模型。其中基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的方法，主要是通過PCA

2、建立可以形變的統(tǒng)計(jì)模型獲得人臉的三維形狀，并采用正交投影的方法來進(jìn)行紋理映射。本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，完成了以下幾個方面的工作：
　　一、三維人臉樣本庫統(tǒng)一過程中三角網(wǎng)格的統(tǒng)一
　　統(tǒng)一三維人臉庫的人臉結(jié)構(gòu)是整個基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法的基礎(chǔ)，通常情況下，人臉樣本點(diǎn)之間的對應(yīng)備受關(guān)注，而三角網(wǎng)格的對應(yīng)卻很少被提及，本文提出一種三維人臉樣本之間三角網(wǎng)格的統(tǒng)一方法，利用原始人臉樣本庫中的三角網(wǎng)格，通過跟蹤其在點(diǎn)對應(yīng)時的各種變換，進(jìn)而得出

3、點(diǎn)對應(yīng)后的三角網(wǎng)格連接。經(jīng)過處理，整個三維人臉樣本間具有統(tǒng)一的連接方式，方便后續(xù)環(huán)節(jié)進(jìn)一步的處理；
　　二、形狀模型構(gòu)建過程中能量函數(shù)的求解方法。
　　在構(gòu)建模型的測試階段中，平均模型與人臉照片之間的匹配問題可轉(zhuǎn)化為最小化兩者之間距離的能量函數(shù)。為避免能量函數(shù)的解出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象，本文利用l1范數(shù)正則化項(xiàng)對能量函數(shù)進(jìn)行約束，使解出的人臉模型在絕大多數(shù)情況下匹配照片中的人臉。但是相比利用先驗(yàn)知識作為約束的求解方法，本文方法仍然存

4、在許多不足之處。
　　三、提出兩種特征點(diǎn)深度估計(jì)方法，并利用估計(jì)特征點(diǎn)提高模型的準(zhǔn)確性。
　　從人臉模型的側(cè)面觀察角度出發(fā)，本文提出了兩種特征點(diǎn)深度估計(jì)的方法：近鄰加權(quán)法和稀疏表示法，并利用估計(jì)的三維特征點(diǎn)進(jìn)行建模，提高建模精度，使得構(gòu)建的人臉模型更符合真實(shí)照片中人臉的形態(tài)；
　　四、基于分割模板的紋理映射方法。
　　在紋理映射中，基于約束點(diǎn)控制的紋理映射往往存在背景殘留等現(xiàn)象，本文通過對測試人臉照片進(jìn)行分割，對