人脸特征点定位算法研究及其在人脸卡通肖像中的应用

摘要

卡通人脸是指既具夸张风格,又不失真实人脸的可识别特征的艺术形象。近年来,随着计算机技术的飞速发展,如何利用计算机自动生成卡通人脸肖像已经成为国内外的研究热点之一。本文对人脸卡通肖像绘制方法从特征定位、图像变形以及肖像提取三个方面展开研究。首先：本文参考MPEG-4标准,建立了一个由78个特征点表示的人脸模型,并采用主动形状模型(Active Shape Model,ASM)方法进行人脸特征定位。然而,该方法易受初始情况、光照等因素的影响,会因模型畸变导致特征点不能提取准确。为此,本文提出了一种根据特征点间的位置关系,建立关联度评价函数,由此修正特征点搜索错误。实验结果表明,与传统ASM相比,本算法可获得高准确度的定位效果。其次：在夸张人脸个性特征时,只需要通过用户交互,选取需要变形的人脸特征,就能够对该特征对应的特征点的位置进行调整。再利用基于特征线对的图像变形方法,可实现对人脸图像进行变形,获得具有夸张效果的人脸图像。最后：在肖像化的过程中,本文利用特征点的位置,并定义了一定的笔触,使得人脸轮廓线会产生渐变的效果,使获得的肖像画更具立体特征,更生动。实验结果表明,本系统可准确提出人脸的特征点,并且可以生动自然生成人脸卡通肖像画。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究现状

1.3 本文的主要工作及主要内容

2 人脸特征定位

2.1 人脸模型定义

2.2 人脸特征定义

2.2.1 基于灰度信息的方法

2.2.2 基于先验规则的方法

2.2.3 基于统计的方法

2.2.4 基于几何形状的方法

2.3 基于主动形状模型的人脸特征定位

2.3.1 点分布模型

2.3.2 训练样本对齐

2.3.3 形状建模

2.3.4 局部纹理建模

2.4 利用瞳孔检测初始化平均形状

2.4.1 YCbCr颜色空间

2.4.2 YCbCr颜色空间下的肤色检测

2.5 基于特征点关联度的特征点的确定

2.6 模型特征点的修正

2.7 实验结果分析

2.8 特征定位在人脸卡通肖像中的应用

2.9 小结

3 人脸图像变形

3.1 图像变形方法概述

3.1.1 交叉分解

3.1.2 网格变形

3.1.3 特征线对变形

3.1.4 特征点变形

3.2 基于特征线对的图像变形

3.3 几何运算

3.3.1 空间变换

3.3.2 灰度级插值

3.4 单线对变形技术

3.4.1 算法概述

3.4.2 实验结果

3.5 多线对变形技术

3.5.1 算法概述

3.5.2 实验结果

3.6 两幅图像之间的变形(Image Morphing)

3.6.1 交叉分解

3.6.2 特征线对

3.6.3 图像变形方法在卡通肖像中的应用

3.7 本章小结

4 人脸卡通肖像系统的实现

4.1 系统结构

4.1.1 特征点定位

4.1.2 图像变形

4.1.3 肖像提取

4.2 提取肖像

4.2.1 提取头发

4.2.2 提取瞳孔

4.2.3 提取眉毛

4.2.4 提取人脸轮廓和各器官轮廓

4.3 实验结果

4.3.1 特征点定位效果图

4.3.2 人脸卡通肖像绘制结果图

5 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

已发表论文及科研情况

获奖情况