[发明专利]无光照人脸图像重建方法和系统

权利要求书

1.一种无光照人脸图像重建方法，其特征在于，包括：

步骤1、从待识别原始人脸图像中获取人脸反射率图像；

步骤2、根据不同光照条件下的人脸参考图像建立光照子空间，并将待识别原始人脸图像和人脸反射率图像分别投影到光照子空间得到原始光照参考图像和无光照参考图像；

步骤3、根据原始光照参考图像、无光照参考图像分别建立原始纹理子空间、反射率纹理子空间，将待识别原始人脸图像投影到原始纹理子空间、人脸反射率图像投影到反射率纹理子空间，分别获得原始纹理子空间基图像的投影系数以及反射率纹理子空间中的基图像；

步骤4、根据原始纹理子空间基图像的投影系数和反射率纹理子空间中的基图像重建无光照人脸图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：

对待识别原始人脸图像进行平滑滤波获得人脸光照模板图像；

根据log全变差法以及人脸光照模板图像对待识别原始人脸图像进行差分得到人脸反射率图像。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：从光照子空间选取互不相关的人脸参考图像作为基图像，根据基图像以及原始光照参考图像和无光照参考图像在光照子空间中的投影系数得到原始光照参考图像和无光照参考图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2包括：根据光照子空间中的人脸参考图像分别与原始光照参考图像、无光照参考图像在光照上的差异，计算原始光照参考图像或无光照参考图像在光照子空间中的投影系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据光照子空间中的人脸参考图像分别与原始光照参考图像、无光照参考图像在光照上的差异，计算原始光照参考图像或无光照参考图像在光照子空间中的投影系数包括：根据计算原始光照参考图像或无光照参考图像在光照子空间中的投影系数                                                ，表示原始光照参考图像或无光照参考图像在光照子空间中的投影系数向量，表示光照子空间中的基图像，表示待识别原始人脸图像或人脸反射率图像，表示待识别原始人脸图像的能量函数。

6.根据权利要求1或2或5所述的方法，其特征在于，步骤3包括：根据计算待识别原始人脸图像在原始纹理子空间基图像的投影系数，表示原始纹理子空间的基图像，表示原始纹理子空间基图像的投影权重，表示待识别原始人脸图像的能量函数，表示待识别原始人脸图像。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3还包括：按照预定的规则对待识别原始人脸图像和人脸反射率图像进行分块，分别得到待识别原始人脸图像块和人脸反射率图像块，以及对原始纹理子空间和反射率纹理子空间中的基图像进行分块得到基图像块。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3还包括：根据计算待识别人脸图像在原始纹理子空间的基图像中第块基图像块投影系数，其中，表示待识别人脸图像中第块图像块，表示原始纹理子空间的基图像中第块基图像块的投影权重，表示原始纹理子空间的基图像中第块基图像块，表示待识别人脸图像中第块图像块的能量函数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤4包括：根据得到重建的无光照人脸图像，其中，表示由原始纹理子空间中图像块的投影系数组成的原始纹理子空间基图像的投影系数；表示由反射率纹理图像的基图像块组成的反射率纹理子空间中的基图像。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤4之后包括：根据重建的无光照人脸图像中的重叠的图像块对重建的无光照人脸图像进行加权校正。

11.根据权利要求1或10所述的方法，其特征在于，还包括：对待识别原始人脸图像进行亮度调节；

或者，对待识别原始人脸图像和反射率人脸图像进行亮度调节。

12.一种无光照人脸图像重建系统，其特征在于，包括：

反射率图像获取单元，用于从待识别原始人脸图像中获取人脸反射率图像；

光照子空间投影单元，用于根据不同光照条件下的人脸参考图像建立光照子空间以及将待识别原始人脸图像和人脸反射率图像分别投影到光照子空间得到原始光照参考图像和无光照参考图像；

纹理子空间投影单元，用于根据原始光照参考图像、无光照参考图像分别建立原始纹理子空间、反射率纹理子空间，以及将待识别原始人脸图像投影到原始纹理子空间、人脸反射率图像投影到反射率纹理子空间分别获得原始纹理子空间基图像的投影系数以及反射率纹理子空间中的基图像；

图像重建单元，用于根据原始纹理子空间基图像的投影系数和反射率纹理子空间中的基图像重建无光照人脸图像。