基于單張照片的三維人臉重建算法研究.pdf

1、伴隨經(jīng)濟(jì)日漸繁榮和科學(xué)技術(shù)日新月異，人類在物質(zhì)需求和精神層面都有了更高的追求。在游戲動漫、影視劇作、醫(yī)療美容、視頻通訊和信息安全等眾多方面，不再滿足于二維世界帶來的視覺感官體驗，3D電影、電視，游戲動漫等應(yīng)運(yùn)而生。其中，三維人臉建模由于直觀的顯示效果和廣泛的應(yīng)用場景，成為目前科學(xué)研究領(lǐng)域和實際工程項目中的一個關(guān)注熱點(diǎn)。相對于傳統(tǒng)的基于三視圖、多視圖以及視頻流的三維人臉重建，基于單張照片對人臉進(jìn)行重建需要的用戶輸入量最少，因此是目前研究的

2、重點(diǎn)。然而由于人臉面部構(gòu)造極為復(fù)雜，并且不同人臉之間的差異巨大，只通過單張人臉照片很難直接獲取人臉的深度數(shù)據(jù)，其實際執(zhí)行操作更具挑戰(zhàn)性。因此，本課題的開展極具研究價值和實用價值。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了一種基于特征融合的面部特征點(diǎn)深度恢復(fù)算法。首先，對人臉數(shù)據(jù)庫采取預(yù)處理工作，獲取三維模型對應(yīng)的二維面部圖像;其次通過顯式形狀回歸的方法獲取面部特征點(diǎn)位置信息;之后，提取面部幾何特征，依據(jù)所獲得的關(guān)鍵點(diǎn)對人臉進(jìn)行Delaun

3、ay三角剖分，劃分人臉特征區(qū)域，通過比對待恢復(fù)人臉與數(shù)據(jù)庫人臉特征區(qū)域的幾何特征距離相似度，完成基于幾何特征的深度信息恢復(fù);接著，提取局部紋理特征，以關(guān)鍵點(diǎn)劃分局部紋理區(qū)域，并進(jìn)行區(qū)域局部二值模式算子直方圖統(tǒng)計，通過衡量待恢復(fù)人臉與數(shù)據(jù)庫人臉的直方圖距離相似度，完成基于局部紋理特征的深度恢復(fù);最后，運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行特征融合，提高特征點(diǎn)的恢復(fù)準(zhǔn)確度。本文提出的基于特征融合的人臉特征點(diǎn)深度恢復(fù)算法，所使用的特征易于提取并且算法復(fù)雜度低，實

4、驗結(jié)果表明恢復(fù)的面部特征點(diǎn)深度信息較為精確。⑵提出了兩種三維人臉模型的紋理映射算法?；诩s束細(xì)化Delaunay三角剖分的紋理映射方法是通過關(guān)鍵點(diǎn)計算二維圖像和三維模型之間的投影關(guān)系,對關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)建的特征區(qū)域進(jìn)行撒點(diǎn)插值，進(jìn)行進(jìn)一步約束細(xì)化的Delaunay三角剖分，依據(jù)不同區(qū)域的映射關(guān)系，完成三維人臉的建立以及對應(yīng)紋理的貼附?；趶较蚧逯档募y理映射方法是通過已知特征點(diǎn)信息對徑向基網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擬合訓(xùn)練，形成特定人臉對應(yīng)的徑向基網(wǎng)絡(luò)，然后對非