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鉴于3D虚拟人脸在数字娱乐、视频通信与身份认证等众多产业方面有着广阔的应用前景,真实感人脸建模一直是当前计算机图形学研究的热点与难点问题,众多图形界专家学者都在致力于建立完全模拟人脸的真实感三维模型。本文对近几十年来国内外现有的人脸建模技术与方法进行了综述,在比较现有的人脸建模所采用的技术与方法的基础上,深入研究现已成熟的建模技术,提出了基于ASM检测手动修正的人脸建模方法,并设计与实现了个性化人脸建模系统。
本文是基于单张正面人脸照片建立具有真实感的三维人脸模型,首先,用相机或摄像头获取一张中性的人脸照片:然后用ASM(主动形状模型)检测出入脸上68个特征点的位置,这些特征点可以较好标定出人脸的特征信息,比如说鼻子、嘴巴、眼睛等;然后选择一个通用的人脸模型,参照特征点在照片上的位置,在模型相应位置处标定出特征点,这样就建立起来二维与三维的对应。接下来,设计与实现个性化人脸建模系统,由于以用户为中心,建立照片处理功能模块,对用户输入的照片进行格式转换与缩放等操作,使照片达到映射的要求;将.ASM算法嵌入系统,对输入的照片进行自动检测;建立手动修正功能模块,对ASM所检测出的不满意的点进行调整,实验表明,对光照、姿态不好的照片所检测出的点进行调整,可以获得与照片人脸更为接近的三维人脸模型。经过调整后,照片上的特征点通过投影变换到模型三维空间中,作为即将生成的个性化人脸模型上特征点的x和v值,深度值z则采用通用模型对应点的经验z值,变换得到的模型特征点通过RBF插值函数将通用模型适配成个性化人脸模型,同时,通过RBF插值函数可以获得形变后模型的纹理坐标;从照片中提取人脸部分作为模型相应部分的纹理,利用OpenGL中的纹理映射技术对适配后的模型进行纹理映射,最后生成具有真实感的个性化人脸模型。本文所提出的人脸建模方法简单快捷,并且设计与实现人脸建模系统简单易用,具有很好的交互性,对于任何会操作鼠标的用户都可以使用。