一种基于方向场和螺旋线匹配的单幅图像头发重建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于方向场和螺旋线匹配的单幅图像头发重建方法，分为4个阶段：第1阶段从输入的单幅图像出发，首先通过用户交互分割图像，利用得到的脸部区域重建出头部模型；第2阶段利用头发区域得到可靠的头发方向场信息，然后生成二维发丝段头发模型；第3阶段，根据第2阶段的结果对二维发丝进行螺旋线模型匹配，结合重建出的头部模型估计出发丝的深度值；第4阶段，利用二维发丝段头发模型和其对应的深度值，得到初始的可见区域三维头发模型，利用头发数据库得到背部不可见区域的头发模型，然后通过三维方向场重新生长得到稠密完整的头发模型。本发明专利技术能重建出与原图像十分形似的头发模型，且具有交互简便，易于用户操作等特点。

Single image hair reconstruction method based on directional field and helical line matching

The invention discloses a field matching direction and spiral line based on single image reconstruction method of hair, is divided into 4 stages: the first stage from a single image input of the first through the user interactive image segmentation using facial region reconstruction by the head model; the second stage use the hair area to get reliable information field direction of hair then, to generate two-dimensional hair hair model; the third stage, to match the helix model of two-dimensional hair according to the second stage of the results, combined with the head model is reconstructed to estimate the depth value of hair; the fourth stage, the use of two-dimensional hair hair model segment and its corresponding depth value, visible region 3D hair model initial. The use of hair database back hair model in the visible area, and then through the 3D orientation field re growth of dense full head Hair model. The invention can reconstruct the hair model which is very similar to the original image, and has the advantages of simple interaction and easy operation by users.

【技术实现步骤摘要】
一种基于方向场和螺旋线匹配的单幅图像头发重建方法
本专利技术属于计算机视觉与计算机图形图像处理领域，具体地说是一种基于方向场和螺旋线匹配的单幅图像头发重建方法，主要用于游戏、影视动画及虚拟现实等领域。
技术介绍
在计算机图形学中，对虚拟人物的三维建模，一直是研究者的一个重要的课题。无论是虚拟现实，电影特效，视频游戏或是其他计算机图形学、视觉相关的领域，视觉真实的人物建模技术都有广泛的应用。而头发则是人物的一个重要特征，头发的形态因人而异，有时甚至是区别不同人的重要标志。同时，构成头发的发丝非常多，头发的造型、运动及其光学特性都十分复杂，真实感的头发建模成为了计算机图形学的一个研究热点和难点。对特定形态的头发模型的几何建模一直是一件繁琐的工作。目前，大部分头发模型仍然依靠艺术家利用交互工具手工进行三维头发造型与建模的工作。近年来，不断开始有研究者尝试用自动化的方法，从图像数据中重建出与真实头发相近似的模型。然而目前基于图像的三维头发重建方法集中在基于多视点采集图像的建模，需要搭建复杂的采集环境，无法应用到实验室以外的环境。仅有的一些基于单幅图像的头发建模方法结果并不理想，所能建模的发型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于方向场和螺旋线匹配的单幅图像头发重建方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)、基于用户的简单交互利用图像分割方法将图像分割为头发、脸部、身体和背景四大部分，然后利用脸部区域图像采用ASM方法自动标定人脸特征点，基于这些特征点与PCA降维后的三维头部模型数据库，通过最小二乘优化估算头部的变换参数来拟合头部三维模型；步骤(2)、对头发区域，采用方向滤波算子求解二维方向场及对应的置信图，基于此生长得到一系列稀疏的二维发丝曲线；步骤(3)、结合步骤(1)得到的三维头部模型和步骤(2)得到的二维发丝曲线，根据头发轮廓区域的深度连续性和二维发丝与螺旋线模型的映射关系进行能量优化，求解步骤(2)中得...

【技术特征摘要】
1.一种基于方向场和螺旋线匹配的单幅图像头发重建方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)、基于用户的简单交互利用图像分割方法将图像分割为头发、脸部、身体和背景四大部分，然后利用脸部区域图像采用ASM方法自动标定人脸特征点，基于这些特征点与PCA降维后的三维头部模型数据库，通过最小二乘优化估算头部的变换参数来拟合头部三维模型；步骤(2)、对头发区域，采用方向滤波算子求解二维方向场及对应的置信图，基于此生长得到一系列稀疏的二维发丝曲线；步骤(3)、结合步骤(1)得到的三维头部模型和步骤(2)得到的二维...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐越，丁志鹏，包永堂，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11