[发明专利]一种三维人脸模型弱特征点的自动定位方法

摘要

本发明属于计算机图形学技术领域，涉及一种三维人脸模型弱特征点的自动定位方法。所述方法包括：选取一个三维人脸模型为参考人脸模型，提取参考人脸模型上的一组径向曲线，在所述径向曲线上选取几何特征明显的点作为参考人脸模型的弱特征点；提取目标人脸模型的径向曲线；通过对参考人脸模型与目标人脸模型上对应位置的径向曲线进行配准，自动定位目标人脸模型上的弱特征点。本发明通过在三维人脸模型的径向曲线上选取弱特征点，大幅度增加了人脸模型自动标定特征点的数量以及特征点在人脸上的分布密度，并且保证了特征点自动标定的精准性与通用性。本发明能够广泛应用于颅面重建、三维人脸识别、表情分析、人脸动画等领域。

主权项

1.一种三维人脸模型弱特征点的自动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选取一三维人脸模型为参考人脸模型，提取参考人脸模型上的一组径向曲线，在所述径向曲线上选取几何特征明显的点作为参考人脸模型的弱特征点；所述几何特征明显的点包括拐点、凸点；步骤2，提取目标人脸模型的径向曲线；步骤3，通过对参考人脸模型与目标人脸模型上对应位置的径向曲线进行配准，自动定位目标人脸模型上的弱特征点；所述参考人脸模型是一个面部完整的三维人脸模型，或者是一组三维人脸模型的平均模型；提取径向曲线的方法包括以下步骤：(1)人脸姿态调整先对人脸模型上所有顶点的三维坐标进行主成分分析，得到三个主方向；以这三个主方向建立人脸模型的三维直角坐标系，即以人脸模型中心为原点、以由右耳指向左耳的主方向为X轴正方向、由下巴指向额头的主方向为Z轴正方向建立三维直角坐标系；然后以Z轴为柱面初始对称轴、以人脸模型上所有顶点X坐标的平均值为柱面半径初始值，对人脸模型进行柱面拟合优化，得到柱面对称轴；对三维直角坐标系进行旋转变换，将Z轴旋转至与所述柱面对称轴平行，将人脸模型变换到旋转变换后的坐标系中；(2)定位鼻尖点Y坐标值最大的点为鼻尖点；(3)估计对称平面以鼻尖点为中心确定一个球形邻域，求该球形邻域内人脸模型上的顶点以YOZ平面为镜像平面的镜像点，对球形邻域内的顶点集合及其镜像点集进行迭代最近点配准，得到球形邻域内的顶点与其镜像点集间的点对应，从而确定人脸模型在该球形邻域内左右脸的对称点，由此估计对称平面；(4)提取径向曲线以过鼻尖点且方向与对称平面法线方向和Z轴方向的外积方向相同的直线为旋转轴，以等角度间隔绕旋转轴转动对称平面，所述对称平面转过所述角度间隔时与人脸模型的交线即为径向曲线；步骤3所述对参考人脸模型与目标人脸模型上对应位置的径向曲线进行配准的方法包括以下步骤：步骤3.1在两条径向曲线上分别均匀采样一组等距离的离散点；步骤3.2计算径向曲线在所述离散点处的曲率，分别将两条径向曲线上所有离散点的曲率组成特征序列；步骤3.3采用动态时间规整算法对两个特征序列进行配准，建立两条径向曲线之间的点对应。