基于單張人臉圖片和一般模型的三維重建及其應(yīng)用.pdf

1、本文提出一種使用單幅人臉照片進(jìn)行特征提取、標(biāo)準(zhǔn)模型變形的全自動(dòng)三維人臉重建方法。該方法對(duì)單幅正面照片（存在一定側(cè)面角度[-10°,+10°]）進(jìn)行自動(dòng)三維人臉重建，利用形變模型的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)知識(shí)來(lái)獲取深度信息，再對(duì)一般人臉模型變形。只需一張正面照片，允許一定側(cè)面角度[-10°,+10°]，降低了對(duì)輸入照片的要求，提高了建模的魯棒性。實(shí)驗(yàn)證明，此方法可對(duì)一般人臉照片進(jìn)行快速自動(dòng)的真實(shí)感三維重建，有較好的實(shí)用價(jià)值，可用于人臉識(shí)別、動(dòng)畫制作等領(lǐng)域

2、。使用改進(jìn)ASM 方法自動(dòng)精確提取人臉特征點(diǎn)，通過(guò)使稀疏形變模型匹配平面特征點(diǎn)來(lái)獲取照片人臉的深度信息，再將一般人臉模型變形到特定人臉。 基于膚色模型優(yōu)化的ASM提取人臉特征，使得一定角度的側(cè)面照片也可以有很好的重建效果。同時(shí)，使用基于膚色模型的紋理融合技術(shù)使側(cè)面信息缺失的問(wèn)題得到很好解決。實(shí)驗(yàn)證明，該方法快速簡(jiǎn)便，只用單幅照片全自動(dòng)化完成重建，無(wú)需用戶交互，生成的三維模型有較好的真實(shí)感。具體研究?jī)?nèi)容有幾個(gè)部分： 1）基

3、于人臉檢測(cè)基礎(chǔ)上的局部和全局特征提取生物特征提取是最近值得關(guān)注的研究熱點(diǎn)，這也是模型重建的重要前期工作。對(duì)于局部特征，本文考慮眼睛檢測(cè)。其中瞳孔中心的提取用于ASM 算法的初始定位，為提高更好的收斂做好基礎(chǔ)。對(duì)于全局特征，本文采用改進(jìn)的ASM算法。為了提高紋理重建效果，引進(jìn)基于膚色模型的ASM 特征點(diǎn)校正，讓特征點(diǎn)不落在皮膚之外，避免了紋理重建時(shí)的側(cè)面紋理缺失現(xiàn)象。 2）提出新的紋理重建思路只用一幅正面人臉圖像重建其對(duì)應(yīng)的三維人

4、臉模型。對(duì)于重建過(guò)程，本文將其分為形狀重建和紋理影射兩個(gè)部分。形狀重建基于特征點(diǎn)提取的基礎(chǔ)，將二維和三維進(jìn)行很好的結(jié)合，最優(yōu)化逼近獲得三維特征點(diǎn)，最后根據(jù)彈性算法將其變形獲得形狀模型。而紋理影射，本文用基于膚色模型優(yōu)化的ASM提取的人臉特征來(lái)映射校正前的ASM特征點(diǎn)，將不對(duì)稱的紋理信息映射到對(duì)稱的重建模型上，有效避免了非嚴(yán)格正面人臉照片導(dǎo)致的側(cè)面紋理缺失問(wèn)題，獲得較好的重建效果。 3）更加人性化的應(yīng)用程序demo 框架為了讓實(shí)驗(yàn)

5、結(jié)果早日能應(yīng)用到項(xiàng)目投資方和應(yīng)用領(lǐng)域，本人使用面向?qū)ο蟮腃++語(yǔ)言將核心算法及其功能封裝在對(duì)象中，供實(shí)驗(yàn)室實(shí)用。同時(shí)，在VS 2005的MFC 框架中搭建了一個(gè)實(shí)用而有友好的應(yīng)用平臺(tái)。4）對(duì)應(yīng)人臉模型的在表情動(dòng)畫方面的應(yīng)用在重建好的模型上，不僅僅是對(duì)三維人臉識(shí)別系統(tǒng)提供很好的方法，同時(shí)在諸多方面有較為寬廣的應(yīng)用。使用FDP（人臉定義參數(shù)）和FAP（人臉動(dòng)畫參數(shù)）來(lái)實(shí)現(xiàn)人臉動(dòng)畫，所在項(xiàng)目的研究課題最終目標(biāo)是將生成好的人臉模型做成說(shuō)話頭，結(jié)