[发明专利]从人脸图像快速构建高精度个性化人脸模型的方法

摘要

本发明公开了一种从人脸图像快速构建高精度个性化人脸模型的方法，属于计算机视觉和计算机图形学交叉领域，用于解决从真实人脸图像中快速重建个性化人脸三维几何模型和高精度人脸二维纹理贴图这一问题。该方法包括以下步骤：首先从多个角度拍摄5张人脸图像；其次在人脸图像和中性人脸模型上标记41个特征点的位置和对应关系；接着将中性人脸模型在虚拟摄像机焦平面上的投影与人脸图像对齐；然后对中性人脸模型进行层次化几何变形得到个性化人脸几何模型；最后根据5张人脸图像合成高精度人脸纹理贴图。本发明提供的人脸建模方法具有数据采集方便、建模速度快、建模精度高等优点，在视频通信、电子游戏、人机交互等领域具有较高的实用价值。

主权项

一种从人脸图像快速构建高精度个性化人脸模型的方法，其特征在于：1)从5个角度获取5张真实人脸图像分别从人脸的正面、左侧面45度、左侧面90度、右侧面45度、右侧面90度拍摄5张人脸图像，人脸图像的分辨率应达到宽1024个像素和高1024个像素以上；2)标记41个特征点的位置和特征点的对应关系分别在5张人脸图像和中性人脸模型上按轮廓特征点、位置特征点、形状特征点三个层次和顺序标记41个特征点位置和特征点对应关系：2.1)标记14个轮廓特征点，包括1个头顶轮廓点、1个发际轮廓点、2个眉骨轮廓点、2个颧骨轮廓点、2个脸颊轮廓点、1个鼻梁轮廓点、1个鼻尖轮廓点、1个鼻根轮廓点、1个嘴巴轮廓点、2个下巴轮廓点；2.2)标记9个位置特征点，包括2个眉毛位置点、2个眼睛位置点、2个颧骨位置点、1个鼻子位置点、1个嘴巴位置点、1个下巴位置点；2.3)标记18个形状特征点，包括4个眉毛形状点、8个眼睛形状点、2个鼻翼形状点、4个嘴角形状点；3)对齐人脸图像和中性人脸模型把中性人脸模型和5个虚拟摄像机放置在世界坐标系中，将5张人脸图像作为纹理贴图分别映射到5个虚拟摄像机的焦平面上，调整虚拟摄像机的位置、朝向和焦平面距离，使得中性人脸模型在虚拟摄像机焦平面上的投影与5张人脸图像都对齐；4)特征点驱动中性人脸模型层次化几何变形生成个性化人脸三维几何模型分别以轮廓特征点、位置特征点、形状特征点作为约束点，采用网格模型微分坐标和拉普拉斯算子对中性人脸模型进行层次化几何变形，生成所有特征点都对齐的个性化人脸三维几何模型；5)根据5张人脸图像逐像素合成高精度人脸二维纹理贴图在人脸三维几何模型的二维纹理图像空间上采用扫描线算法对每个三角形进行扫描，计算扫描得到的每个纹元对应到人脸三维几何模型上的顶点坐标和该顶点处的法向，将该顶点投影到5个虚拟摄像机的焦平面上，获取5个投影点对应的像素颜色值，对5个像素颜色值进行插值，得到该纹元的颜色值，将该颜色值填充到二维纹理贴图上对应的纹理坐标处，得到高精度的人脸二维纹理贴图。