[发明专利]一种基于方向场和螺旋线匹配的单幅图像头发重建方法

摘要

本发明公开了一种基于方向场和螺旋线匹配的单幅图像头发重建方法，分为4个阶段第1阶段从输入的单幅图像出发，首先通过用户交互分割图像，利用得到的脸部区域重建出头部模型；第2阶段利用头发区域得到可靠的头发方向场信息，然后生成二维发丝段头发模型；第3阶段，根据第2阶段的结果对二维发丝进行螺旋线模型匹配，结合重建出的头部模型估计出发丝的深度值；第4阶段，利用二维发丝段头发模型和其对应的深度值，得到初始的可见区域三维头发模型，利用头发数据库得到背部不可见区域的头发模型，然后通过三维方向场重新生长得到稠密完整的头发模型。本发明能重建出与原图像十分形似的头发模型，且具有交互简便，易于用户操作等特点。

主权项

一种基于方向场和螺旋线匹配的单幅图像头发重建方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)、基于用户的简单交互利用图像分割方法将图像分割为头发、脸部、身体和背景四大部分，然后利用脸部区域图像采用ASM方法自动标定人脸特征点，基于这些特征点与PCA降维后的三维头部模型数据库，通过最小二乘优化估算头部的变换参数来拟合头部三维模型；步骤(2)、对头发区域，采用方向滤波算子求解二维方向场及对应的置信图，基于此生长得到一系列稀疏的二维发丝曲线；步骤(3)、结合步骤(1)得到的三维头部模型和步骤(2)得到的二维发丝曲线，根据头发轮廓区域的深度连续性和二维发丝与螺旋线模型的映射关系进行能量优化，求解步骤(2)中得到的所有二维发丝的深度信息，并从原始输入图像中采样得到所有发丝顶点的RGB值；步骤(4)、在得到的三维头发模型基础上，在头发数据库中查找与之相似的头发模型来得到头部后面不可见区域的头发模型，并对两者做融合处理，使头发模型更加平滑，基于这些三维发丝通过插值生成足够稠密的能够包围头部的三维发丝集合作为最终重建出的头发模型，可以利用该头发模型来完善发型数据库，同时可以进行三维发型编辑与发型替换应用操作。