面向數(shù)控加工的人像產品三維建模關鍵技術研究及應用.pdf

1、隨著數(shù)控加工技術和計算機技術的發(fā)展，一類與人像相關的個性化定制人像工藝品應運而生，并逐漸形成一個巨大的新興產業(yè)，如三維雕像、真人芭比和真人浮雕。傳統(tǒng)的人像工藝品主要通過手工制作，這種手工制作的產品和真人的相似度極大依賴于制作者的美術功底和制作經驗，難以形成大的產業(yè)。
　　個性化定制人像工藝品的重點在于面部特征的建模。目前人像工藝品面部特征建模最重要的手段是利用二維圖片重構人像三維模型，已廣泛用于人物動畫、影視廣告、游戲制作等虛擬場

2、景中，所建立的模型主要是一種利用紋理映射技術得到的低精度視覺模型，不能直接用于產品加工制造。人像工藝品制造中的人臉幾何模型是面向數(shù)控編程和數(shù)控加工的，精細度要求較高，重建后的三維人臉模型必須能夠在幾何形狀上反映出人臉特征。本文主要研究如何利用兩張正、側面正交圖片高效率地建立面向數(shù)控加工的人臉模型及其在個性化定制人像工藝品中的應用，為形成一種新的產業(yè)提供理論方法和技術支持。研究內容主要包括以下幾個方面：
　　研究了基于圖片的人臉特征

3、點交互式提取方法。首先參照MPEG-4標準的FDP人臉定義參數(shù)選取了正面二維關鍵特征點集和側面二維關鍵特征點集。然后通過特征點集整體移動和單個特征點微調的交互式方法分別從正、側面人臉圖片中提取二維特征點。最后從正、側面二維特征點匹配三維人臉特征點。
　　研究了基于圖片特征點和位移加權的三維平均人臉的個性化變形方法。在圖片特征點的基礎上，將三維人臉和二維圖像進行匹配，并根據圖片特征點對三維平均人臉進行特征點變形。最后，利用特征點位移

4、的線性加權對非特征點進行插值變形，獲得光滑的特定三維人臉。另外，還對三維人臉模型交互式編輯的方法作了初步的探索。
　　針對本文提出的圖片特征提取方法和三維平均人臉個性化變形算法，在VC++6.0平臺和OpenGL圖形庫的基礎上開發(fā)了一套應用原型系統(tǒng)。
　　最后，將上述方法和開發(fā)的系統(tǒng)應用到人像工藝品建模中，給出了數(shù)控加工與手工制作一體化的人像工藝品應用案例。案例結果表明，本文方法與傳統(tǒng)的手工制作方法相比效率更高，人像工藝品和