[发明专利]一种三维人脸变化模拟方法

权利要求书

1.一种三维人脸变化模拟方法，包括：

构建三维颅面数据库；

颅面模型规格化；

提取人脸老化及胖瘦变化规律；

人脸老化及胖瘦变化模拟；

其中，所述提取人脸老化及胖瘦变化规律包括：

把所述三维颅面数据库中的人脸样本按性别分成男和女两类，以分别提取人脸的老化及胖瘦变化的规律；

对所述三维颅面数据库中的每一个人脸样本，采用全局配准方法和局部配准方法相结合的非刚性配准算法，获得从该人脸样本的三维颅骨模型到与其性别一致的平均三维颅骨模型的变形函数；

将该人脸样本的三维人脸模型带入该变形函数，以获得变形后的三维人脸模型；

将变形后的三维人脸模型组成集合，采用主成分分析对该变形后的三维人脸模型集合进行统计分析，构建人脸的主成分分析PCA模型；

计算所有三维人脸模型间的PCA系数差以及对应的属性差；

采用线性回归方法统计分析三维人脸模型的PCA系数差与属性差的关系，以获得三维人脸模型的PCA系数差与属性差的函数关系；

其中，属性差包括年龄差和身体质量指数差。

2.根据权利要求1所述的三维人脸变化模拟方法，其特征在于：

所述三维颅面数据库包括至少1个人脸样本，每个人脸样本均具有颅面模型以及人脸样本所对应的年龄、身体质量指数BMI和性别。

3.根据权利要求2所述的三维人脸变化模拟方法，其特征在于：所述颅面模型包括三维颅骨模型和三维人脸模型。

4.根据权利要求2所述的三维人脸变化模拟方法，其特征在于，所述人脸样本的获取包括：

通过多探测螺旋计算机断层扫描CT仪获取活体样本的颅面CT数据，从颅面CT数据中重构出人脸的三维颅骨模型和三维人脸模型。

5.根据权利要求4所述的三维人脸变化模拟方法，其特征在于：所述人脸样本的获取过程包括：

采用索贝尔Sobel算子模型从滤噪处理后的CT切片图像中提取颅骨的边缘；

通过对颅骨边缘进行圆形扫描得到颅骨的初始外轮廓；

对初始外轮廓进行杂点删除和八邻域轮廓跟踪得到最终的外轮廓；以及，

采用Sobel算子模型从滤噪处理后的CT切片图像中提取软组织的边缘；

从图像中心向图像左下角发射一条射线，并求得与该射线相交并同时距离图像中心最远的一个软组织边缘点作为起点；

从该起点开始对边缘点采用八邻域轮廓跟踪法得到最终的人脸外轮廓点云。

6.根据权利要求1所述的三维人脸变化模拟方法，其特征在于，所述颅面模型规格化包括：

在所述三维颅面数据库中选择一个人脸样本的颅面模型作为参考模型，采用全局配准方法和局部配准方法相结合的非刚性配准算法对所述三维颅面数据库中每一个人脸样本的颅面模型进行规格化，以建立该颅面模型的顶点和参考模型顶点的一一对应关系；

其中，作为参考模型的颅面模型为外形完整、牙齿整齐并且顶点分布均匀的人脸样本的颅面模型。

7.根据权利要求6所述的三维人脸变化模拟方法，其特征在于：

所述全局配准方法采用薄板样条函数TPS；

所述局部配准方法采用具有紧支撑的径向基函数CSRBF。