[发明专利]一种基于脸型的人脸衰老图像合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于脸型的人脸衰老图像合成方法。

背景技术

人脸容貌的衰老模拟合成研究在公安刑事侦破、人脸识别、影视化妆设计 及大众娱乐等领域都有着重要的应用价值。刑警及法医艺术家们会根据当年的 容貌照片，依据经验及一定的衰老模型，预测逃亡多年的犯人或走失儿童当前 的相貌(Age Progression，http://www.forensicartist.com/agepro.html，Age Progression，http://www.forensicartist.com/agepro.html)，或推测生成若干年后罪 犯的容貌；在影视制作中，化妆师们则利用各种化妆技巧，并参考演员年长亲 属的相貌，为演员化妆生成不同年龄段的容貌效果，从而打造出角色不同年龄 的扮相，其年龄跨度可达五、六十岁之多。

但上述容貌衰老预测的方法大都是基于经验的，手工合成方法需要花费大 量的财力，并且需要长时间的专业训练才能掌握，这就限制了这一技术的推广 和普及。至今尚无成熟的量化容貌衰老预测生成系统。

利用最新发展的计算机图形图像技术来定量化地预测人脸随年龄的衰老变 化是一个极富挑战性的课题，其研究进展对于刑事侦破及影视化妆辅助设计等 诸多领域具有指导性的意义，同时对于青少年的科普教育来说亦是非常令人感 兴趣的课题。

然而，年龄对于人类脸部容貌的影响是一个机制相当复杂的生理学课题， 受到诸多因素的影响。比如：个人的生活环境、生活饮食习惯、工作性质及压 力程度等，这些因素都会在一个人的容貌上刻下不同的的岁月痕迹。

一般来说，一个人在一生中的容貌变化分为二个阶段：第一阶段是从幼年 到青年，此阶段容貌的变化主要在于脸型和五官的改变；第二阶段是从青年到 老年，这一阶段属成年不同阶段的渐变，因此其脸型基本上已定型，其容貌变 化主要体现在肤色、毛发、脸部肌肉松弛程度及色彩、光泽度的改变上。本文 研究侧重于对第二阶段的模拟：即从青年到老年阶段的人脸衰老过程模拟。

在人脸的衰老变化方面，至今已有不少研究工作。1995年，Perrett等 (Rowland D.，Perrett D.：Manipulating facial appearance through shape and color. IEEE Computer Graphics and Applications，1995，15(5)：70-76.)提出了一种原型 法，即通过改变形状和颜色来实现人脸图像的年龄变化合成。2001年 Tiddeman等(Tiddeman B.，Burt M.，Perrett D.：Prototyping and transforming facial textures for perception research.IEEE Computer Graphics and Applications，2001， 21(5)：42-50)对这种方法进行了扩展，并使用了基于小波滤波的方法实现纹理 增强，使得随年龄变化的人脸变化效果更加显著。但该方法对所有的人采用同 样的原型进行衰老变化，并没有考虑不同种类人的不同衰老方式。

Lanitis等使用基于年龄函数的方法实现人脸年龄变迁的合成，基于一个包 含45个人在不同年龄的照片的人脸图像数据库，利用AAM(Active Appearance Models)方法将每个人脸表示为一个特征向量，经过统计学习建立 年龄与表征人脸特征的向量之间的对应关系即年龄函数，求出每个年龄函数的 逆函数即可实现根据目标年龄求出人脸特征向量进而合成该年龄的人脸图像 (Lanitis A.，Taylor C.J.，Cootes T.F.：Toward automatic simulation of aging effects on face images.IEEE Trans.Pattern Analysis and Machine Intelligence，2002，24(4)： 442-455.)。但该方法主要关注于人从幼年至成年的容貌变迁，并不适合于从青 年至老年的人脸衰老模拟。