[发明专利]一种基于人体头部彩色点云模型的三维发际线提取方法

说明书

一种基于人体头部彩色点云模型的三维发际线提取方法，包括：扫描人体头部，获取稠密的头部彩色点云模型；建立人脸局部坐标系，并将点云模型转换到所建立的人脸局部坐标系中；提取鼻尖点；提取头部深色部分；对深色部分点云按照竖直方向分层，并按照水平方向排序；提取深色部分点云的边界线点；去除噪声，得到发际线点；拟合得到三维发际线。本发明利用彩色的三维头部点云模型，基于发色与肤色的差别及人体面貌特征，通过逐层排序分析法提取发际线点，并拟合成发际线。本发明能够直接提取三维发际线，简便易行，算法复杂度低，数据易于保存和传输，适用性广，在面部感知应用系统、人体工效学、逆向工程、整形外科学等方面具有很重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种发际线提取方法。特别是涉及一种基于人体头部彩色点云模型的三维发际线提取方法。

背景技术

发际线是人体头部的一个重要特征，发际线的提取在面部感知应用系统、人体工效学、逆向工程、整形外科学等方面具有很重要的研究意义和应用价值。

在3D影视、换装游戏等方面，三维的虚拟头发是热门之一，通过提取三维发迹线，可使三维虚拟头发的仿真效果更加逼真；在假发生产销售领域，通过发际线的实时三维提取，可以实现发套私人定制；在理发美发行业中，通过虚拟发型试戴，可以让顾客全方位的查看不同发型在自己头部模型试戴效果，提高顾客对发型的满意度；整形外科学中，发际线的提取有助于发际线调整方案的确定，在三维点云模型上，一方面，患者可以预先查看调整前后的发迹线变化，向医生提出自己的意见，另一方面，医生通过比较原发迹线和设计发迹线的位置、形状，可以测算出发迹线的受区面积，计算出毛囊需求量，从而判断该手术的难易程度，并制定出合理的手术方案。同时，将彩色头部点云模型保存在电子数据库中，实现全球的数据共享，更容易获得各种族的大量数据，通过提取三维发际线，对发际线定性定量分析，可获得更多更具体的发际线特性，对面部感知、人体工效学等具有很大的研究意义。

目前已有在二维图像上提取发际线点的方法，再利用二维到三维的映射关系，将发际线转换到三维模型上，过程繁杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够直接从彩色的点云模型中提取三维发迹线的基于人体头部彩色点云模型的三维发际线提取方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于人体头部彩色点云模型的三维发际线提取方法，包括如下步骤：

1)扫描人体头部，获取稠密的头部彩色点云模型；

2)建立人脸局部坐标系，并将点云模型转换到所建立的人脸局部坐标系中；

3)提取鼻尖点；

4)提取头部深色部分；

5)对深色部分点云按照竖直方向分层，并按照水平方向排序；

6)提取深色部分点云的边界线点；

7)去除噪声，得到发际线点；

8)拟合得到三维发际线。

步骤2)包括：以左右耳的至高点或临近至高点处，以及眉间点为基准，建立人脸局部坐标系，通过平移和旋转将头部彩色点云模型转换到人脸局部坐标系下，并使当人脸局部坐标系与大地坐标系重合时，头部彩色点云模型正视前方；人脸局部坐标系以头部彩色点云模型的左方为X轴正方向，头部彩色点云模型的上方为Y轴正方向，头部彩色点云模型的前方为Z轴正方向。

步骤4)是利用RGB信息提取出头部深色部分，包括头盖、眉毛和眼球。

步骤5)包括在人脸局部坐标系中，对提取出的深色部分点云按照Y坐标值等间隔分层，共分成n层，并对每一层的点云按照X坐标值从小到大依次排序。