[发明专利]一种全自动三维人脸检测和姿势纠正的方法

摘要

本发明属于计算机视觉和计算机图形学领域，涉及一种全自动、鲁棒的三维人脸检测和姿态纠正方法。本发明以含有复杂干扰、各式表情和不同姿势的三维人脸曲面作为输入，通过对人脸三维曲面进行多尺度的矩分析，提出了脸部区域特征来粗糙地检测人脸曲面，及提出鼻尖区域特征来准确地定位鼻尖的位置，然后进一步精确地分割出完整的人脸曲面，根据人脸曲面的距离信息提出鼻根区域特征来检测鼻根的位置后，建立了一个人脸坐标系，并据此自动地进行人脸姿势的纠正，输出为修剪过的、完整的、姿势纠正过的三维人脸。本发明方法可用于大规模的三维人脸库，结果表明该方法速度快、准确度高、可靠度高。

主权项

1.一种全自动三维人脸检测和姿势纠正方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤1：将含有复杂干扰、各式表情和不同姿势的待处理三维人脸曲面输入检测系统；步骤2：对三维人脸曲面进行多尺度的矩分析，假设S代表三维人脸曲面，对于曲面上的任意一点p，其邻域可以用一个半径为r、球心位于p球体来定义，其邻域记为B_r(p)I S，则该邻域的矩定位为：Mr0(p)=∫Br(p)ISxdx]]>Mr1(p)∫Br(p)IS[x-Mr0(p)]⊗[x-Mr0(p)]dx]]>其中的三个特征值描述了其邻域的统计几何信息；三维人脸曲面S的尺度空间可以通过以下的平滑过程来实现：∂S∂t=δΔS]]>其中δ为控制平滑速度的参数；三维人脸曲面S可以用离散的三角面片来逼近，所述平滑过程可以通过离散拉普拉斯算子来实现；步骤3：提出脸部区域特征来粗糙地检测三维人脸曲面S，其中为所述的三个特征值；步骤4：在粗糙检测的三维人脸曲面S上，提出鼻尖区域特征来准确地定位鼻尖的位置，然后根据此位置来进一步精确地分割出完整的三维人脸曲面；步骤5：根据分割出的三维人脸曲面S的距离信息提出鼻根区域特征来检测鼻根的位置，其中d_G(ref，i)和d_G(ref，i)分别代表鼻尖到点i的测地线距离和欧式距离；和其他区域相比，鼻尖到鼻根之间连线十分接近一条直线，因此其测地线距离和欧式距离更为接近，可以选取阈值R_thr≈1来确定鼻根的位置；步骤6：根据步骤3、4和5确定的位置，建立三维人脸曲面坐标系：首先以鼻尖的位置作为原点；然后在高尺度的人脸曲面空间中进行主成分分析，最小特征值对应的特征向量即为z轴；最后对检测到的鼻子区域进行主成分分析，结合鼻根的位置即可确定x轴和y轴的方向步骤7：依据三维人脸曲面坐标系来自动地进行人脸曲面修剪和姿势纠正；步骤8：输出经修剪过的、完整的、姿势纠正过的三维人脸曲面。