[发明专利]一种基于相位偏移扫描的三维人脸全自动建模方法

摘要

本发明提出一种基于相位偏移扫描的三维人脸全自动建模方法，该方法首先通过相位偏移扫描技术获取被扫描者脸部的深度点云数据，然后再利用一种新的自适应拓扑非刚性配准方法对点云数据进行配准，获得光滑的、具有连续完整拓扑的人脸三角网格模型。实验结果证明，本发明提出的建模过程使得一般用户都可以得到自己个性化的三维人脸模型，这对于三维人脸动画在计算机图形学应用中的推广具有重要意义。

主权项

一种基于相位偏移扫描的三维人脸全自动建模方法，其特征在于包括：第一阶段：三维人脸深度数据扫描阶段：(1)将一台相机与一台DLP投影机呈一定夹角布置在黑色幕布前方，令被扫描人员坐在设备前并调整设备位置使得投影机投射的画面以及相机采集的画面均能够包含扫描人员的面部；(2)采用一种投影机与相机联合标定的方式，将步骤(1)中所述的高速相机与投影机进行标定，获取其各自的内参和外参；(3)令被扫描人员坐在设备前方，利用投影机向被扫描人员面部连续反复投射一组正弦相位偏移的结构光图像，并利用与投影机同步的相机捕捉结构光投射在被扫描人员面部的图像数据，所述的一组正弦相位偏移的结构光图像为三张；(4)利用步骤(3)中捕获的连续三张图像数据合成一张人脸纹理，并利用相位展开技术，通过计算三张图像各对应像素的亮度值恢复出所有像素的相位数据，获得展开的人脸相位图；(5)利用步骤(4)中获得的人脸相位图以及步骤(2)中标定得到的相机与投影机内参和外参，通过空间三角化技术对人脸图像中各个像素的深度数据进行恢复，获得人脸的深度图像；第二阶段：基于自适应拓扑的三维人脸非刚性自动配准阶段：(6)准备一个较为平滑的标准三维人脸三角网格数据，并利用三维人脸特征点检测技术获取该三维人脸的24个特征点位置；(7)利用二维人脸特征点检测技术对步骤(4)中的人脸纹理图像进行特征点检测，从而可以获得人脸深度数据中对应的特征点位置，与步骤(6)中的标准人脸特征点形成一一对应；(8)利用非刚性配准技术对标准人脸与人脸深度数据进行配准，并对配准的结果进行局部误差分析；(9)对于局部误差较大的部位，对局部网格进行进一步的细分；而对于局部误差很小的部位，则对局部网格进行相应的化简；(10)重复步骤(8)与步骤(9)，直到非刚性配准的结果误差达到指定的阈值区间，则得到非刚性配准的结果便为自动构建的三维人脸平滑三角网格模型。