面向數(shù)控加工的人像產(chǎn)品三維建模關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著數(shù)控加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一類與人像相關(guān)的個(gè)性化定制人像工藝品應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸形成一個(gè)巨大的新興產(chǎn)業(yè)，如三維雕像、真人芭比和真人浮雕。傳統(tǒng)的人像工藝品主要通過手工制作，這種手工制作的產(chǎn)品和真人的相似度極大依賴于制作者的美術(shù)功底和制作經(jīng)驗(yàn)，難以形成大的產(chǎn)業(yè)。
　　個(gè)性化定制人像工藝品的重點(diǎn)在于面部特征的建模。目前人像工藝品面部特征建模最重要的手段是利用二維圖片重構(gòu)人像三維模型，已廣泛用于人物動(dòng)畫、影視廣告、游戲制作等虛擬場

2、景中，所建立的模型主要是一種利用紋理映射技術(shù)得到的低精度視覺模型，不能直接用于產(chǎn)品加工制造。人像工藝品制造中的人臉幾何模型是面向數(shù)控編程和數(shù)控加工的，精細(xì)度要求較高，重建后的三維人臉模型必須能夠在幾何形狀上反映出人臉特征。本文主要研究如何利用兩張正、側(cè)面正交圖片高效率地建立面向數(shù)控加工的人臉模型及其在個(gè)性化定制人像工藝品中的應(yīng)用，為形成一種新的產(chǎn)業(yè)提供理論方法和技術(shù)支持。研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　研究了基于圖片的人臉特征

3、點(diǎn)交互式提取方法。首先參照MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的FDP人臉定義參數(shù)選取了正面二維關(guān)鍵特征點(diǎn)集和側(cè)面二維關(guān)鍵特征點(diǎn)集。然后通過特征點(diǎn)集整體移動(dòng)和單個(gè)特征點(diǎn)微調(diào)的交互式方法分別從正、側(cè)面人臉圖片中提取二維特征點(diǎn)。最后從正、側(cè)面二維特征點(diǎn)匹配三維人臉特征點(diǎn)。
　　研究了基于圖片特征點(diǎn)和位移加權(quán)的三維平均人臉的個(gè)性化變形方法。在圖片特征點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將三維人臉和二維圖像進(jìn)行匹配，并根據(jù)圖片特征點(diǎn)對(duì)三維平均人臉進(jìn)行特征點(diǎn)變形。最后，利用特征點(diǎn)位移

4、的線性加權(quán)對(duì)非特征點(diǎn)進(jìn)行插值變形，獲得光滑的特定三維人臉。另外，還對(duì)三維人臉模型交互式編輯的方法作了初步的探索。
　　針對(duì)本文提出的圖片特征提取方法和三維平均人臉個(gè)性化變形算法，在VC++6.0平臺(tái)和OpenGL圖形庫的基礎(chǔ)上開發(fā)了一套應(yīng)用原型系統(tǒng)。
　　最后，將上述方法和開發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用到人像工藝品建模中，給出了數(shù)控加工與手工制作一體化的人像工藝品應(yīng)用案例。案例結(jié)果表明，本文方法與傳統(tǒng)的手工制作方法相比效率更高，人像工藝品和