多視角三維人臉建模的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、人臉包含著極為豐富的外表屬性和內(nèi)心情感信息，研究人臉不僅是重塑造型的一種藝術(shù)需要，而且在工業(yè)設(shè)計(jì)、電影電視、醫(yī)學(xué)模擬、虛擬游戲等領(lǐng)域還具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起和不斷發(fā)展，如何利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)地重建具有真實(shí)感的三維人臉造型已成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)課題。自Parke在1972年第一次利用計(jì)算機(jī)生成了一個(gè)人臉面部模型以來(lái)，真實(shí)感三維人臉建模研究已經(jīng)取得了許許多多豐碩的成果，但是，由于人臉本身的復(fù)雜性，目前的研究在算法

2、的效率、真實(shí)感效果和廣泛的應(yīng)用性方面仍存在許多問(wèn)題。
　　本文綜合分析了前人的研究成果中存在的優(yōu)點(diǎn)與不足，并在此基礎(chǔ)上對(duì)真實(shí)感三維人臉建模的基本流程、主體方法和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與改進(jìn)，采用了一種從多角度人臉照片中恢復(fù)出三維人臉信息進(jìn)而重構(gòu)三維人臉模型的辦法。具體的研究工作主要包括以下幾方面內(nèi)容：
　　1.關(guān)鍵特征點(diǎn)的簡(jiǎn)化標(biāo)定技術(shù)。針對(duì)傳統(tǒng)的人臉特征點(diǎn)手工標(biāo)定方法過(guò)于繁瑣并且精確度不夠理想的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)特征點(diǎn)簡(jiǎn)化

3、編輯器，通過(guò)半自動(dòng)的人機(jī)交互方式，把自動(dòng)檢測(cè)和精確調(diào)整兩種方法結(jié)合起來(lái)。先是運(yùn)用改進(jìn)的ASM算法提取出68個(gè)特征點(diǎn)，再利用空間投影對(duì)照的方法標(biāo)定出模型上的對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)，然后應(yīng)用編輯器進(jìn)行手工細(xì)化調(diào)整，最后由程序自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)按本文簡(jiǎn)化的MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)分組保存。
　　2.特定人臉網(wǎng)格模型的生成技術(shù)。綜合常用人臉模型構(gòu)建方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本文采用了一種基于不同角度人臉照片重構(gòu)三維人臉模型的方法，以自由變形的人臉幾何網(wǎng)格作為標(biāo)準(zhǔn)人臉模型的基礎(chǔ)，

4、再通過(guò)對(duì)整體模型的粗變換構(gòu)建統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，運(yùn)用散亂數(shù)據(jù)插值調(diào)整非特征點(diǎn)位置，采取網(wǎng)格細(xì)化處理保證準(zhǔn)確性和光滑性，以此實(shí)現(xiàn)由關(guān)鍵點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系而形變一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型到特定的個(gè)性化模型。
　　3.無(wú)縫全景人臉紋理的合成技術(shù)。對(duì)常用的一些圖像拼接與融合方法進(jìn)了概述，并重點(diǎn)分析了簡(jiǎn)單的帶加權(quán)因子的人臉紋理合成方法和圖像金字塔算法的基本原理，在分析與論述的基礎(chǔ)上，本文采用了一種將加權(quán)因子拼接和改進(jìn)的拉普拉斯圖像金字塔算法融合起來(lái)的方法，在圖像

5、對(duì)應(yīng)的不同金字塔分解層上進(jìn)行拼接，然后再將各個(gè)拼接層進(jìn)行反分解變換重構(gòu)成一幅全景人臉紋理圖。
　　4.真實(shí)感模型的紋理映射與渲染技術(shù)?？紤]到三維人臉可由圓柱面近似包圍，本文采用柱面紋理映射的方法建立二維紋理到三維模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且利用OpenGL提供的紋理貼圖與渲染的編程技術(shù)完成了三維人臉模型的真實(shí)感視覺(jué)要求。
　　實(shí)驗(yàn)證明，本文在多視角三維人臉建模過(guò)程中采取的一系列改進(jìn)與優(yōu)化措施取得了良好的效果，在實(shí)際建模過(guò)程中獲得了效