[发明专利]一种用于表情捕捉的人脸识别系统和方法

权利要求书

1.一种用于表情捕捉的人脸识别系统，其特征在于，包括：

人脸图像采集系统（1），包括摄像机拍摄单元和结构光采集单元，所述摄像机拍摄单元用于拍摄人脸的动态图像，所述结构光采集单元用于通过结构光成像原理获取在所述动态图像中人体面部的光信号的数值及其变化来捕捉面部表情；

面部特征识别模块（9），用于将所述摄像机拍摄单元拍摄的动态图像进行静态截取，并通过人脸图像特征提取单元确定面部轮廓特征和五官特征；

真实三维面部重建系统（2），用于根据所述结构光采集单元的结构光成像原理建立三维立体面部模型，同时重新确立所述三维立体面部模型的三维坐标系，根据所述结构光采集单元获取人体面部的光信号的数值确定多个面部特征部位的分布位置，且根据所述面部特征识别模块获取的人脸轮廓特征和五官特征细化所述面部特征部位的面部轮廓特征和五官特征；

虚拟人物三维模型系统（3），用于在所述真实三维面部重建系统（2）的三维坐标系的基础上建立立体虚拟轮廓且在所述立体虚拟轮廓的内部填充虚拟特征部位，确定所述面部特征部位与所述虚拟特征部位之间的一一对应关系；

姿态匹配模块（4），用于选定每个所述面部特征部位的多个主动选择特征点，建立所述面部特征部位主动牵引所述虚拟特征部位移动的主被动关系，并确定每个所述面部特征部位的三维坐标值与对应虚拟特征部位的三维坐标值之间的比例关系；

特征点关联模块（5），用于根据每个所述面部特征部位的三维坐标值与对应虚拟特征部位的三维坐标值之间的比例关系，确定所述虚拟特征部位中对应每个所述主动选择特征点的被动选择特征点；

表情动态追踪模块（6），用于根据所述面部特征部位的主动选择特征点在三维坐标系的三维坐标变化值，且将所述主动选择特征点按照比例关系确定所述虚拟特征部位的被动选择特征点在三维坐标系的三维坐标变化值以实现对所述人脸图像采集系统（1）采集的人脸动态图像的动态虚拟。

2.根据权利要求1所述的一种用于表情捕捉的人脸识别系统，其特征在于：还包括特征点选定辐射模块（7），用于根据每个所述主动选择特征点的影响范围选定主动辐射特征点，且根据与所述主动选择特征点对距离不同的所述主动辐射特征点的带动能力确定所述主动选择特征点与不同影响范围的所述主动辐射特征点之间的函数关系；

所述特征点关联模块（5）根据每个所述面部特征部位的三维坐标值与对应虚拟特征部位的三维坐标值之间的比例关系确定所述主动辐射特征点对应的被动辐射特征点，且所述被动选择特征点和被动辐射特征点之间的函数关系与所述主动选择特征点和主动辐射特征点之间的函数关系相同；

且所述表情动态追踪模块（6）按照函数关系确定所述主动辐射特征点的三维坐标变化值，将所述主动辐射特征点按照比例关系确定所述虚拟特征部位的被动辐射特征点在三维坐标系的三维坐标变化值以精确实现动画模拟。

3.根据权利要求2所述的一种用于表情捕捉的人脸识别系统，其特征在于：所述人脸图像采集系统（1）将所述光信号分为对应面部无动作的静止信号，以及面部工作的动态信号，所述真实三维面部重建系统（2）根据所述静止信号建立所述三维立体面部模型，且根据所有静止信号的光信号参数差异确定所述面部特征部位的分布位置，其中，

所述真实三维面部重建系统（2）重新确立所述三维立体面部模型的三维坐标系的实现方式为：

以所述三维立体面部模型的眼部特征部位连线的中垂线作为Y轴，以及耳部特征部位之间且与所述中垂线直接相交的横向连线为X轴，建立二维坐标系；

以二维坐标系的原点为起点，向所述三维立体面部模型内部做垂直线作为Z轴，最终建立三维坐标系；

所述面部特征部位的主动选择特征点和主动辐射特征点的三维坐标值（x，y，z）分别为所述主动选择特征点与所述中垂线相交的横向连线的距离、所述主动选择特征点与所述中垂线的距离以及光信号深度值对应的面部凹凸位置。

4.根据权利要求3所述的一种用于表情捕捉的人脸识别系统，其特征在于：所述虚拟特征部位的被动选择特征点和被动辐射特征点根据所述比例关系和函数关系确定对应的三维坐标值（x'，y'，z'）。