多視角三維人臉建模的關鍵技術研究.pdf

1、人臉包含著極為豐富的外表屬性和內心情感信息，研究人臉不僅是重塑造型的一種藝術需要，而且在工業(yè)設計、電影電視、醫(yī)學模擬、虛擬游戲等領域還具有廣泛的實用價值。隨著計算機技術的興起和不斷發(fā)展，如何利用計算機自動地重建具有真實感的三維人臉造型已成為計算機圖形學領域研究的一個熱點課題。自Parke在1972年第一次利用計算機生成了一個人臉面部模型以來，真實感三維人臉建模研究已經取得了許許多多豐碩的成果，但是，由于人臉本身的復雜性，目前的研究在算法

2、的效率、真實感效果和廣泛的應用性方面仍存在許多問題。
　　本文綜合分析了前人的研究成果中存在的優(yōu)點與不足，并在此基礎上對真實感三維人臉建模的基本流程、主體方法和關鍵技術進行了詳細設計與改進，采用了一種從多角度人臉照片中恢復出三維人臉信息進而重構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容：
　　1.關鍵特征點的簡化標定技術。針對傳統(tǒng)的人臉特征點手工標定方法過于繁瑣并且精確度不夠理想的問題，本文設計了一個特征點簡化

3、編輯器，通過半自動的人機交互方式，把自動檢測和精確調整兩種方法結合起來。先是運用改進的ASM算法提取出68個特征點，再利用空間投影對照的方法標定出模型上的對應特征點，然后應用編輯器進行手工細化調整，最后由程序自動對數據按本文簡化的MPEG-4標準分組保存。
　　2.特定人臉網格模型的生成技術。綜合常用人臉模型構建方法的優(yōu)缺點，本文采用了一種基于不同角度人臉照片重構三維人臉模型的方法，以自由變形的人臉幾何網格作為標準人臉模型的基礎，

4、再通過對整體模型的粗變換構建統(tǒng)一坐標系統(tǒng)，運用散亂數據插值調整非特征點位置，采取網格細化處理保證準確性和光滑性，以此實現由關鍵點之間的對應關系而形變一個標準模型到特定的個性化模型。
　　3.無縫全景人臉紋理的合成技術。對常用的一些圖像拼接與融合方法進了概述，并重點分析了簡單的帶加權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上，本文采用了一種將加權因子拼接和改進的拉普拉斯圖像金字塔算法融合起來的方法，在圖像

5、對應的不同金字塔分解層上進行拼接，然后再將各個拼接層進行反分解變換重構成一幅全景人臉紋理圖。
　　4.真實感模型的紋理映射與渲染技術?？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應關系，并且利用OpenGL提供的紋理貼圖與渲染的編程技術完成了三維人臉模型的真實感視覺要求。
　　實驗證明，本文在多視角三維人臉建模過程中采取的一系列改進與優(yōu)化措施取得了良好的效果，在實際建模過程中獲得了效