【技术实现步骤摘要】
一种基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法
本专利技术涉及人脸数据计算机处理
,尤其涉及一种基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法。
技术介绍
带纹理的三维人脸模型广泛应用于个性化消费、影视广告、游戏娱乐、可视化实时通讯、整容手术预演、新一代人机交互等诸多领域。另外,纹理映射是建立三维物体表面和二维图像空间像素坐标对应的过程。因为具有消耗较少硬件计算资源和渲染较方便的特点,所以纹理映射是增强三维人脸网格真实感的有效方法。但在很多应用当中,通过一些方式构建的三维人脸网格普遍存在拓扑不规范或顶点数目较大的问题,使得手动建立这种三维人脸网格纹理映射的过程花费大量人力和时间成本。同时,这种三维人脸网格较难在计算能力较差的终端平台(如智能手机等)进行流畅渲染。因此,一种能自动化地建立不规范三维人脸网格纹理映射并能优化网格拓扑和顶点数目的方法具有较大的应用价值。在三维人脸网格的纹理映射算法中,经过对现有技术的文献检索发现,Blanz等人(BlanzV,VetterT.Amorphablemodelforthesynthesisof3Dfaces[C]//Proceedingsofthe26thannualconferenceonComputergraphicsandinteractivetechniques.ACMPress/Addison-WesleyPublishingCo.,1999:187-194.)提出可形变模型(3DMorphableModel,3DMM)进行三维人脸的重建和纹理映射的方法,通过透视投影和特定光照算法将可形变模型渲染成二维 ...
【技术保护点】
1.一种基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法,其特征在于,包括以下步骤:1)构建一个包含模板三维人脸网格、模板参数化纹理坐标、模板纹理图像的模板三维人脸网格,并建立所述模板三维人脸网格到模板纹理图像点之间的纹理映射关系;2)将所述模板三维人脸网格与不规范三维人脸网格进行初步对齐;3)构建对齐后的所述模板三维人脸网格和不规范三维人脸网格之间的误差能量函数,并通过梯度下降法和最小二乘法来优化所述误差能量函数,使得所述模板三维人脸网格逼近不规范三维人脸网格,最终得到规范三维人脸网格;4)根据步骤1)的纹理映射关系,实现步骤3)中生成的规范三维人脸网格与模板纹理图像的纹理映射,从而生成规范的带纹理的三维人脸模型。
【技术特征摘要】
1.一种基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法,其特征在于,包括以下步骤:1)构建一个包含模板三维人脸网格、模板参数化纹理坐标、模板纹理图像的模板三维人脸网格,并建立所述模板三维人脸网格到模板纹理图像点之间的纹理映射关系;2)将所述模板三维人脸网格与不规范三维人脸网格进行初步对齐;3)构建对齐后的所述模板三维人脸网格和不规范三维人脸网格之间的误差能量函数,并通过梯度下降法和最小二乘法来优化所述误差能量函数,使得所述模板三维人脸网格逼近不规范三维人脸网格,最终得到规范三维人脸网格;4)根据步骤1)的纹理映射关系,实现步骤3)中生成的规范三维人脸网格与模板纹理图像的纹理映射,从而生成规范的带纹理的三维人脸模型。2.如权利要求1所述的基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法,其特征在于,步骤1)中,所述纹理映射关系的建立方法如下:第一步,使用三维建模软件手动构建一个带有五官特征的模板三维人脸网格;第二步,通过柱面投影方式,将模板三维人脸网格投影到二维平面区域[0,1]2即纹理空间,并得到二维模板参数化纹理坐标,其中网格和参数化纹理坐标点存在一一映射关系,一一映射关系可由下式得到:f(pi)=qi其中,pi是模板三维人脸网格上的顶点,qi是模板参数化纹理坐标点;第三步,根据模板参数化纹理坐标点的位置分布,使用二维图像处理软件手动构建一张模板纹理图像,其中模板参数化坐标点和模板纹理图像点存在一一映射关系,一一映射关系可由下式得到:g(qi)=pixeli其中,pixeli是模板纹理图像的像素点;第四步,根据上述的f和g的函数传递关系,得到模板三维人脸网格顶点和模板纹理图像的纹理映射关系,则纹理映射关系为g[f(pi)]=pixeli。3.如权利要求2所述的基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法,其特征在于,步骤2)中,所述初步对齐的具体方法如下:第一步,分别对所述模板三维人脸网格和不规范三维人脸网格的顶点集合进行主成分分析,得到所述模板三维人脸网格的局部坐标系矩阵为M1,原点为O1,所述不规范三维人脸网格的局部坐标系矩阵为M2,原点为O2;第二步,计算M1到M2的过渡矩阵,即根据M2=M1T,得到过渡矩阵T=M1-1M2;第三步,将所述模板三维人脸网格的每一个顶点pi变换到不规范三维人脸网格的坐标系下,变换公式如下:pi←T·[pi+(O2-O1)]。4.如权利要求1所述的基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法,其特征在于,步骤3)中,对齐后的所述模板三维人脸网格和不规范三维人脸网格之间的所述误差能量函数定义如下式:f(W,V)=w1fdistance(V)+w2fsmooth(V)其中,是模板三维人脸网格的顶点集合,{cpi|1≤i≤m}是不规范三维人脸网格的顶点集合,W=(w1,w2)是权值系数,w1,,w2表示两约束项的权值,m表示不规范三维人脸网格的顶点数目,cpi表示不规范三维人脸网格的第...
【专利技术属性】
技术研发人员:童晶,陈正鸣,张洛声,王红兰,
申请(专利权)人:河海大学常州校区,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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