[发明专利]基于深度图像分析的3D发型效果仿真系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及计算机增强现实领域，具体涉及基于深度图像分析的3D发型效果仿真方法。

背景技术

在美发店为客户进行发型设计的过程中，最重要的就是要了解客户的实际需求。但是，若想要准确、快速地将客户的需求识别出来，却并不容易。而对于客户来说，尝试新发型就像打赌一样，只有理发结束后才知道结果。

针对这些问题，国内外开始陆续地研发发型设计系统。通过计算机模拟发型搭配，发型设计系统将客户的实际需求进行数字化、数据化，从而使理发师更加清楚地了解到客户的实际需求并使理发师和客户双方达成一致的共识。然而，现今的发型设计系统大多数应用2D图片的叠加方式为客户更换发型，普遍存在着脸部与发型拟合不协调、可操作性差、单一性等缺点，真实感较弱，无法满足客户的要求，实际应用存在着相当大的局限。

与传统技术相比，本方法具有以下优点：

1.采用3D的发型模型，具有更强的真实感。

2.同一种发型可以选择很多种不同颜色。

3.实时显示发型仿真效果。

4.能多角度显示效果。

发明内容

本发明针对当前发型设计系统的不足，提供基于深度图像分析的3D发型效果仿真系统，实现了基于深度图像分析的3D发型效果仿真系统。本发明的目的在于实时、真实地展示发型仿真效果，让用户能从多角度，像照镜子一样观察换发型后的效果，具体技术方案如下。

基于深度图像分析的3D发型效果仿真系统，其包括以下步骤：

(a)根据用户选择的发型图标，从本地磁盘读入对应的IVE格式的发型模型文件；

(b)获取用户输入的RGB颜色值，实现发型颜色转换；

(c)获取Kinect摄像头的输入，分析脸在视频帧中的大小、位置和方向；

(d)在三维空间中，根据步骤(c)获取的脸部位置，对发型模型进行平移、旋转和缩放，并与摄像头所获取的视频流叠加显示，实现发型仿真效果；所述三维空间中，x轴的正方向水平向右，y轴的正方向垂直向上，z轴正方向垂直于屏幕指向用户。上述基于深度图像分析的3D发型效果仿真方法，步骤(d)包括以下步骤：

(d‐1)把视频流的每一帧当做贴图，贴到渲染的三维空间中的一个矩形上，并调整观察视角的位置和角度，以使得矩形正好占满显示窗口；

(d‐2)根据步骤c获取到的脸的方位信息，对发型模型进行缩放、平移和旋转，使其以合适的大小、位置和朝向叠加到(d‐1)所述矩形上；

(d‐3)根据用户在步骤(b)选择的RGB颜色值，在矩形和模型所在的三维空间中加入相应颜色的灯光，然后对场景进行渲染，在的渲染窗口显示。

上述基于深度图像分析的3D发型效果仿真方法，为了避免由于步骤(c)某一帧没能成功捕捉到脸部位置造成模型抖动的情况，先判断脸部位置左上角坐标，若为设定的特殊值，则模型依照上一帧所捕获的脸位置进行移动，否则，按照当前帧捕获到的脸位置进行移动。

上述基于深度图像分析的3D发型效果仿真方法，模型在X方向平移量的计算公式为Tx为模型在X方向的平移量，La为步骤(d‐1)所述矩形的长，Fx是步骤c获取到的脸部矩形的左上角x坐标，Fw是脸部矩形的宽，Vx是视频帧在X方向上占的像素数。

上述基于深度图像分析的3D发型效果仿真方法，模型在Y方向平移量的计算公式为Ty为模型在Y方向的平移量，Lb为步骤(d‐1)所述矩形的宽，Fy是步骤c获取到的脸部矩形的左上角y坐标，Fh是脸部矩形的高，Vy是视频帧在Y方向上占的像素数。

上述基于深度图像分析的3D发型效果仿真方法，模型缩放量的计算公式为S=S为缩放量，Fa是步骤c获取到的脸的长，Fb是步骤c获取到的脸的宽，C是经过实验总结出的经验常量。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

1.现在的发型设计系统大多数应用2D图片的叠加方式为客户更换发型，真实感较弱。本发明采用3D模型与用户脸部拟合的方式实现发型仿真效果，真实感强烈。

2．现有技术一般都是拍照，在后台处理完之后才返回结果图像，这就造成了时延。而本发明能实时把发型模型加到视频流的正确位置，达到实时的换发效果。

3.现有技术一般只支持正脸的发型替换，不能多角度查看效果。本发明能在用户侧脸时正确捕获到脸的朝向，从而把旋转后的模型叠加到适当位置，让用户能从不同角度查看换发效果。

附图说明

图1为实施方式中基于深度图像分析的3D发型效果仿真方法的流程图。