[发明专利]基于先验模型的正面人脸图像合成方法及系统

权利要求书

1.一种基于先验模型的正面人脸图像合成方法，其特征在于，包括：

步骤一：对三维原型样本库进行样本规范化得到三维人脸样本库，标定测试人脸图像的特征点；

步骤二：求取平均三维人脸模型，通过其上的特征点投影后与测试人脸图像标定的特征点建立对应关系求得测试人脸图像的姿态角度α，β，γ；

步骤三：从三维人脸样本库中筛选出与测试人脸图像相似性较大的图像构建原型样本库；

步骤四：合成正面人脸图像；

所述的步骤三进一步具体包括：根据线性类思想，将待重建人脸表述为：

s n e w = Σ i = 1 k c i s i ′ = c 1 s 1 ′ + c 2 s 2 ′ + ... + c k s k ′ = S ′ · C - - - ( 3 ) ]]>

其中s′i为三维人脸样本库中的第i个样本依据姿态角度α，β，γ旋转后的三维模型，通过求解式(3)的稀疏解来筛选与测试人脸图像相似的原型样本库；

所述的步骤四包括：

步骤①：形状和纹理分开建模；

步骤②：用基于样本筛选的形变模型理论求解输入的测试人脸图像的形状和纹理的组合系数；

步骤③：将测试人脸图像的纹理与合成的纹理相结合得到综合的纹理，得到最终合成的正面人脸；

所述的步骤①进一步具体包括：采用与测试人脸图像相似性大的数据构建原型样本库，利用标定的特征点对人脸形状和纹理分别进行建模，建立图像像素之间一对一的对应关系，将人脸形状Si用Delaunay三角化，并将每一张人脸都变形到原型样本库的平均人脸上，将人脸的纹理向量表达为g＝(i1，i2，...ik，...i1)T∈R1的形式；

所述的步骤②进一步具体包括：用经步骤三筛选后的三维人脸组合来表示测试人脸的形状和纹理：

S n e w = S ‾ mod e l + Σ i = 1 n ′ α i s i , T n e w = T ‾ + Σ i = 1 n ′ β i t i - - - ( 4 ) ]]>

其中分别为原始三维人脸平均形状和平均纹理向量，αi，βi分别为模型的形状和纹理的组合系数，si为经步骤三筛选后的原型样本库中的形状向量，ti为纹理向量，现对式(4)中的形状模型进行旋转和投影变形，得到下式：

s r n e w = s ‾ r + αs r = s ‾ r + Δs r - - - ( 5 ) ]]>

其中，srnew、与sr分别表示表示输入的测试人脸图像的形状，旋转投影之后模型平均的人脸形状，及特征旋转投影矩阵，利用稀疏形变模型方法求解式(5)中的组合系数，根据求得的形状组合系数，得到合成的正面人脸形状：

s f n e w = s ‾ f + Σ i = 1 n ′ α i s i f - - - ( 6 ) ]]>

采用同样的求解方法，SVD分解，求得形变模型中纹理的组合系数βi得到合成纹理：

t i ( x , y ) = t ‾ + Σ i = 1 n ′ β i t i - - - ( 7 ) . ]]>