[发明专利]一种基于测地线的颅面统计复原方法

权利要求书

1.一种基于测地线的颅面复原统计模型方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，基于统计模型估计未知颅骨对应人脸的测地线：

步骤1.1，对经过预处理和配准好的颅面模型作为训练样本，从鼻尖点出发，所有颅面以相同的初始方向开始提取测地线，在每个颅面上以相等的角度间隔提取m条测地线，组成训练样本的测地线向量G如以下公式(1)所示：

G＝[G₁,G₂,…,G_m]^T (1)；

步骤1.2，设一个颅骨向量为C＝[C₁,C₂,…,C_n]^T，在颅骨对应的人脸上提取的测地线向量G＝[G₁,G₂,…,G_m]^T，利用PCA建立统计模型如以下公式(2)所示：

步骤1.3，将公式(2)中的未知量合并，转化为以下公式(3)：

由公式(3)中的部分方程C＝Φ_cb，得到系数b如公式(4)所示：

步骤1.4，将根据训练样本求出的系数b和未知颅骨向量代入模型(2)即求出未知颅骨对应人脸的测地线；

步骤2，利用复原出的测地线恢复未知颅骨对应的人脸模型：

步骤2.1，建立人脸统计模型；

步骤2.2，寻找合适的模型组合参数恢复出人脸模型；

根据测地线求出对应的人脸，寻找相应的模型组合参数使得由测地线复原出的模型与统计模型的误差最小，即最小化min||F_model(α)-F^*||，其中：F^*是由测地线复原出的模型；

步骤2.2.1：初始设α＝0，其中为平均脸；

步骤2.2.2：确定模型F_model(α)与复原出的测地线G^*的对应点G'；

步骤2.2.3：根据测地线估计统计模型参数α，令G'-G＝h_gα，其中，h_g是人脸统计模型主分量h_i中与测地线点的对应的分量，采用最小二乘法求出新的系数α，即

步骤2.2.4：由模型参数更新人脸模型F_model(α)；

步骤2.2.5：反复迭代步骤2.2.2-步骤2.2.4，直至误差最小，求出待复原的三维人脸模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于测地线的颅面复原统计模型方法，其特征在于，所述步骤2.1采用PCA方法建立人脸统计模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于测地线的颅面复原统计模型方法，其特征在于，所述步骤2.2.2采用ICP算法确定F_model(α)与复原出的测地线G^* 的对应点G'。