[发明专利]一种快速构建真实三维人物模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速构建真实三维人物模型的方法。

背景技术

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能等方面。

模拟人物是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真模型。

感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

然而，在虚拟现实技术中，如何实现环境、感知、自然技能的完美融合，即如何使虚拟视觉达到以假乱真的效果，则是该领域又一难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种快速构建真实三维人物模型的方法，包括步骤：

A、通过手机或其他拍照设备获取正面人物头像图片1，并上传到服务器，服务器会根据将原图中的人物头像图片进行特征提取，并根据提取的人物特征信息生成一张细节丰富的法线贴图2；

B、利用准备好的、具有丰富骨骼信息的人物模型3，调整骨骼的物理属性4，进而调整人物模型身体的表现状态5；

C、根据通用模型的脸部纹理进行贴图6，生成可以控制肢体的、逼真的三维人物模型。

由上，依据所生成的法线贴图和纹理贴图，重塑人物脸部模型加之自定义的肢体，以使用户有逼真的视觉效果。

可选的，步骤A包括：

1.人脸空间的建立

将一幅人脸图像用一个N维向量Γ表示，表示为N个像素点。协方差矩阵C的正交特征向量就是组成人脸空间的基向量，即特征脸。

将特征值由大到小排列：λ₁≥λ₂≥...≥λ_r，其对应的特征向量为μ_k。这样每一幅人脸图像都可以投影到由u₁，u₂，...，u_r张成的子空间中。因此，每一幅人脸图像对应于子空间中的一点。同样，子空间的任意一点也对应于一幅图像；

2.图像主成分的选取

主成分C₁，C₂，……，C_p分具有如下几个性质：

1)主成分间互不相关，对任意i和j，C_i和C_j的相关系数

Corr(C_i，C_j)＝0 i≠j

2)组合系数(a_i1，a_i2，……，a_ip)构成的向量为单位向量

3)各主成分的方差是依次递减的，即

Var(C₁)≥Var(C₂)≥……≥Var(C_p)

4)总方差不增不减，即

Var(C₁)+Var(C₂)+……+Var(C_p)

＝Var(x₁)+Var(x₁)+……+Var(x_p)＝p

这一性质说明，主成分是原变量的线性组合，是对原变量信息的一种改组，主成分不增加总信息量，也不减少总信息量。

5)主成分和原变量的相关系数Corr(C_i，C_j)＝a_ij＝a_ji

6)X₁，X₂，……，X_p的相关矩阵为R，a_i1，a_i2，……，a_ip则是相关矩阵R的第i个特征向量。而且，特征值i就是第i主成分的方差，即

Var(C_i)＝λ_i

其中i为相关矩阵R的第i个特征值

λ₁≥λ₂≥……≥λ_p≥0

3.人脸识别

计算该图像中任意位置处的局部图像与人脸空间之间的距离ε。其中，ε是局部图像是否为人脸的度量。因此，计算给定图像任意一点上的ε，就可以得到一映射图ε (x，y)。

可选的，步骤C包括：