基于正交照片的真实三维人脸建模研究

摘要

创建逼真的个性化三维人脸模型一直是计算机图形学、计算机视觉和图像处理领域中一个极具挑战性的课题。它在辅助整形手术、人脸形态学以及人脸识别领域都有重要的应用，具有重要的研究意义和应用价值。 本文分析了三维人脸建模的应用前景及国内外发展现状，深入研究了基于人脸正侧面照片的三维真实人脸建模技术。该方法应用改进的CANDIDE模型作为通用的三维人脸模型，利用从照片中提取出来的人脸特征信息，修改通用人脸模型生成特定人脸模型。然后利用正侧面人脸照片合成近似全视角纹理图，对特定人脸模型进行纹理映射，使之具有真实感。具体内容如下： (1)通用人脸模型的构建。选择瑞典大学ImageCodingGroup提供的CANDIDE—3人脸网格模型作为通用人脸模型，改进其特征点数目和覆盖区域。改进后的模型结构简单，构建操作可参考性好，为特定人脸模型重构奠定了良好的基础。 (2)基于特征点模板的人脸特征提取方法。本文提出将已标定了特征点的CANDIDE模型作为人脸特征点模板，以三维坐标点拾取技术为基础，将特征点模板与人脸照片相交互以提取人脸特征信息。该方法可方便有效地在照片中标定出特定人脸的特征点。 (3)研究利用立体视觉原理恢复出特定人脸的三维特征信息，并用这些特征信息对通用人脸模型进行变形修改，最终得到一个包含特定人脸特征的人脸模型。模型的变换主要分两步完成，特征点调整和非特征点调整。 (4)在分析传统的基于正侧面人脸照片构建全视角纹理的不足之处的基础上，采用了一种近似的全视角人脸纹理合成及纹理映射方法。并利用OpenGL进行模型渲染，得到真实的三维人脸。实验结果表明，该方法纹理合成简单有效，纹理映射效果较逼真。 (5)采用面向对象的设计方法，利用VC++和OpenGL开发三维人脸建模实验系统，取得了较好的重建效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2三维人脸建模的应用领域

1.3国内外研究现状

1.4论文的主要研究内容及结构

第2章通用人脸模型的选取及特征提取

2.1通用人脸模型的选取

2.1.1人脸模型分类

2.1.2通用人脸模型的基本结构

2.1.3通用人脸模型的获取

2.2人脸照片的采集与预处理

2.3特征提取

2.3.1特征点的定义

2.3.2通用人脸网格模型的特征点标定

2.3.3特定人脸照片中的特征点标定

2.4本章小结

第3章三维个性化人脸建模

3.1从二维照片中提取三维信息

3.2从通用人脸模型到个性化人脸模型的修改

3.2.1通用人脸模型上特征点的修改

3.2.2非特征点的自适应调整

3.3实验结果

3.4本章小结

第4章三维人脸模型的真实感处理

4.1纹理映射概述

4.2人脸纹理图像合成

4.2.1两类纹理映射方法

4.2.2基于图像金字塔方法的人脸纹理合成

4.3定义纹理坐标

4.3.1圆柱纹理映射

4.3.2本文的纹理映射算法

4.4利用OPENGL进行模型渲染

4.4.1 OPENGL简介

4.4.2利用OPENGL模型渲染结果

4.5本章小结

第5章真实人脸建模系统的设计与实现

5.1开发环境与运行环境

5.2系统功能设计

5.3系统流程图

5.4系统实现

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致 谢