文档介绍：中文摘要鉴于三维人脸模型在影视动漫、广告宣传、安全认证以及医学科学等众多领域的广泛应用,如何有效获取三维人脸模型显得尤为重要。通过先进的仪器设备直接获取人脸三维数据以及利用计算机图形学等相关知识进行三维人脸间接建模是目前获取三维人脸模型的两种主要方法。激光扫描仪等仪器设备能够为研究人员提供详尽的人脸信息,有助于精确地构建三维人脸模型。然而,这些仪器设备的成本通常相当昂贵,不具有普遍适用性和推广性。使用二维图像重建三维人脸是一种能以较低成本重建出具有一定真实感三维人脸模型的有效建模方法,但建模过程中也存在一些亟待解决的问题。本文主要研究基于单幅图像的个性化三维人脸建模方法,成果概述如下:对使用图像重建三维人脸模型方法中所涉及的相关图像处理操作,包括人脸检测和特征点提取等,进行一一介绍。本文分别介绍了人脸检测和特征点提取工作目前研究进展,并重点介绍本文所采用的人脸检测方法以及卣鞯闾取方法。介绍了基于图像的三维人脸建模方法目前的研究进展,重点阐述基于单幅图像的三维人脸建模方法中存在两大瓶颈:卣鞯闵疃刃畔⑷笔В纹理信息不足。针对纹理信息不足问题,本文提出了顶点一环领域及面片分类的纹理映射方法。算法先求解出模型各顶点的一环邻域,并依据三角面片中能够得到有效纹理坐标的顶点数目对三维人脸模型进行面片归类。对于无法直接获取有效纹理信息的顶点,依据它们所属三角面片的种类,决定它们在纹理映射操作时的优先级。实验结果证明,该算法具有可行性和有效性。⒘艘桓龌诘シ枷的三维人脸建模系统,并对部分简单表情和动画进行了模拟。最后,针对当前对建模效果好坏的评价主要依据人类的视觉感受,本文对能否找出一种量化的评价标准进行了思考。关键词:三维人脸模型,三维人脸建模,纹理映射,一环邻域,面片分类摘要
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.甈福建师范大学金彪硕士学位论文..:,,,.琌“
中文文摘人类的语言以及喜怒哀乐等面部表情是人与人之间交流最直接、最有效的方式,它们的载体就是人脸。随着科学技术水平的发展以及生活水平提高,传统的刻画和描述人脸的途径,如素描、图像等,在很多应用领域已经不能很好地满足人们的需要。例如,人们在评价影视动画好坏时,不再仅仅局限于影视动画的内容,同时还考虑它们能否给观众带来的视觉上的震撼以及身临其境的感受。而与传统的二维动影视动画相比,三维影视动画能提供给观众更好的视觉感受,使得其迅速发展并呈现出取代二维影视动画的趋势。此外,现有的~些问题在二维空间不能或者得不到很好的解决。例如,在二维空间中进行人脸识别时,识别效果常常因人脸表情变化以及皱纹等因素的影响而不尽如人意。为了提高人脸识别的精度和鲁棒性,越来越多的研究人员开始尝试通过在三维人脸模型上人工合成表情,充分利用人脸的三维信息,在三维空间中进行人脸识别。鉴于三维人脸模型在影视动漫、广告宣传、安全认证以及医学科学等众多领域的广泛应用,如何有效获取三维人脸模型显得尤为重要。目前三维人脸模型的获取途径主要有两种:一种是使用先进的仪器设备激光扫描仪等苯踊袢∪肆车娜畔⒅亟ǔ鋈肆衬P停硪恢质峭ü些图形图像处理算法,结合光学、面貌测量学或三维人脸模型样本库等先验知识估算出人脸三维信息饕J巧疃刃畔进行三维人脸重建。激光扫描仪等设备能够为研究人员提供足够的人脸信息,使重建工作变得简单,而且得到的三维人脸模型更为精确、逼真。然而,这些仪器设备的成本通常相当昂贵,不具有普遍适用性和推广性。于是,如何能以较低的成本重建出较为真实的三维人脸模型,受到越来越多研究人员的关注。上个世纪年代后期出现了很多有关使用二维人脸图像重建三维人脸的论文和研究成果。这些研究成果表明:使用二维人脸图像重建三维人脸的方法是可行的,重建得到的三维人脸模型也有较好的真实感。虽然使用二维图像重建三维人脸过程中还有一些需要解决的技术问题,但是作为一种简单有效的建模方法,它已经成为研究的重点。依据建模过程中使用图像的数量可以将基于二维图像的三维人脸建模方法分为两类:基于单幅图像和基于枷竦娜肆辰7椒āU饬嚼喾.●瘛痪·
法各具优缺点:多幅图像ǔJ且桓闭嫱枷窈鸵桓辈嗝嫱枷窕蛘叨喾煌角图像芄惶峁┙隙嗟娜肆承畔ⅲ怪亟ǖ玫降娜肆衬P途哂懈玫恼媸感。然而,三维人脸模型重建所需的时间将随着使用的图像数目增加而增加。此外,使用多幅图像进行三维人脸模型重建的方法,由于在输入图像采集时很难保证拍摄距离一致,往往会造成的人脸器官尺寸的大小不一,因此在建模之前还需要对多幅输入图像进行归一化处理,以保证坐标的统一,然而多幅图像真正意义上的对齐是很难实现的。与使用多幅图像的建模方法相比,单幅图像所能提供的人脸信息相对较少,但是却可以省去诸如图像对齐等复杂操作,从而加快三维人脸重建的速度。如何从单幅人脸图像中获取更多有助于重建三维人脸模型的