基于特征學(xué)習(xí)的三維人臉逆渲染.pdf

1、三維人臉逆渲染是真實(shí)感渲染和三維重建的重要分支，本文工作就是針對(duì)這一領(lǐng)域的難點(diǎn)問題展開研究，根據(jù)單張正面人臉照片在計(jì)算機(jī)中重建并渲染一個(gè)逼真的三維頭像。由于人臉的生理和幾何結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，同時(shí)材質(zhì)與光照特性也是千變?nèi)f化，因此基于圖像的三維人臉重建與渲染一直是圖形圖像領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
　　本文以特征學(xué)習(xí)為切入點(diǎn)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一套能夠根據(jù)單張正面人臉照片進(jìn)行全自動(dòng)三維重建和實(shí)時(shí)渲染的算法框架，在人臉檢測和特征學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過大量

2、先驗(yàn)數(shù)據(jù)建立統(tǒng)計(jì)模型，進(jìn)行三維模型形狀紋理的變形和匹配，實(shí)現(xiàn)高度真實(shí)感的三維人臉建模，再使用基于物理的方法獲得帶有膚質(zhì)效果的渲染結(jié)果，我們通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該套框架的有效性。
　　本文的主要研究內(nèi)容和研究工作包括：
　　(1)提出了“三步式”逆渲染算法框架，將三維人臉逆渲染分解為三個(gè)階段，第一階段為二維人臉圖像特征學(xué)習(xí)，第二階段根據(jù)特征學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行三維人臉重建，第三階段細(xì)化人臉模型，并使用基于物理的方法實(shí)現(xiàn)人臉實(shí)時(shí)渲染。

3、　　(2)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的三維人臉幾何模型和紋理的重建，在三維形變統(tǒng)計(jì)模型的基礎(chǔ)上提出兩點(diǎn)算法的改進(jìn)，第一，在進(jìn)行全局匹配之前，先在關(guān)鍵特征局域進(jìn)行局部變形；第二，引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對(duì)圖像中的光照參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。大大提高了重建的效率。
　　(3)引入了基于物理的方法和微面元的概念，對(duì)人臉模型進(jìn)行細(xì)化，通過高級(jí)紋理映射技術(shù)，表現(xiàn)皮膚的反射和散射，最終得到人臉的全局光照效果。
　　(4)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)人臉重建工具，對(duì)輸入的正面照片進(jìn)行人臉