[发明专利]一种采用草图创建三维人脸模型的方法

权利要求书

1.一种采用草图创建三维人脸模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，草图人脸识别：将待处理的草图人脸进行预处理，并根据人脸面部器官空间分布规则识别出草图人脸轮廓，即建立各草图人脸笔画与草图人脸轮廓的对应关系；

步骤二，三维人脸特征提取：导入三维人脸网格模型作为三维人脸的模板模型，分别从三维人脸网格模型上提取出三维人脸轮廓，所述三维人脸轮廓包括三维人脸内轮廓和三维人脸外轮廓；

步骤三，轮廓匹配：从草图人脸轮廓上提取二维形状特征点集，从三维人脸轮廓上提取出对应的三维形状特征点集，根据每一个二维形状特征点相对于草图人脸轮廓中心之间的归一化距离，计算三维形状特征点集中每一点的位移向量；

步骤四，三维人脸模型形变：根据三维形状特征点集和各三维特征点的位移向量，通过三维人脸网格模型形变生成所述三维人脸模型。

2.根据权利要求1所述的一种采用草图创建三维人脸模型的方法，其特征在于，步骤一中包括以下步骤：

修正各草图人脸笔画的首尾端以校正笔画的封闭性误差从而完成所述预处理；

判断各草图人脸笔画的绘制时针顺序，将各笔画统一调整为顺时针方向；

采用基于人脸器官空间分布规则的匹配策略，确定草图人脸笔画与草图人脸轮廓的对应关系；所述人脸器官空间分布规则的匹配策略包含如下规则：在人脸正视图投影上，眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴依次从上到下分布在人脸外轮廓内，耳朵分布在人脸外轮廓两侧。

3.根据权利要求2所述的一种采用草图创建三维人脸模型的方法，其特征在于，步骤二中还包括以下步骤：

校正三维人脸网格模型在三维空间中的位置，使得三维人脸网格模型的正面朝向深度轴正方向，三维人脸网格模型的头顶朝向纵轴正方向；计算三维人脸网格模型的闭包立方体，将闭包立方体的中心平移到三维坐标原点；将纵轴坐标值缩放至区间[-1，1]；

根据草图人脸外轮廓的整体形状对三维人脸网格模型进行全局调整，保持三维人脸网格模型纵向高度不变，根据草图人脸轮廓中外轮廓的长宽比，将三维人脸网格模型沿着横轴方向进行缩放，使得三维人脸网格模型正投影的闭包矩形长宽比与草图人脸轮廓中外轮廓的长宽比相等，在深度坐标轴上也按同比例进行缩放，保持缩放前后三维人脸网格模型侧投影的闭包矩形长宽比不变，所述草图人脸轮廓中外轮廓的长宽比为r＝a/b，其中a为草图人脸轮廓中外轮廓的闭包矩形的长、b为草图人脸轮廓中外轮廓的闭包矩形的宽，从而得到三维人脸外轮廓；

计算三维人脸网格模型每一节点所在曲面的高斯曲率值，输出曲面上高斯曲率大于一定阈值的点，所述高斯曲率为k₁·k₂，其中k₁和k₂是指曲面上一点p处的两个主方向的法曲率；根据人脸器官空间分布规则预设面部各器官在正投影平面上的中心位置，根据正投影平面上的平面距离关系将所述曲面上高斯曲率大于一定阈值的点聚类为各人脸器官区域点的集合，计算各人脸器官区域点的集合在正投影下的凸包得到三维人脸内轮廓；

根据三维观察规则选取满足条件的点作为三维人脸外轮廓的点，所述三维观察规则为：n(p)·v(p)＝0，其中，p为三维网格上一点，n(p)为点p在网格上的单位法向量，v(p)为视向量，其计算公式为v(p)＝c-p，其中，c为三维观察空间的视点位置。