[发明专利]三维人脸建模方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图像学与数字图像处理领域，更具体地涉及一种三维人脸建模方法和装置。

背景技术

随着计算机图形学与图像处理技术的长足发展，作为二学科交叉领域的三维人脸建模技术在游戏动漫、医学和整容、影视广告、视频会议和可视电话等相关行业得到了广泛的应用，并逐渐成为研究的热点问题。

当前关于三维人脸建模的主要技术包括如下几种：

基于三维扫描仪等的三维人脸建模：主要指利用三维数字扫描仪对人脸进行扫描来获取人脸的三维信息，根据获取的三维数据在计算机中进行人脸模型的三维重建，该方法能够获得精确的人脸模型。然而，采用三维扫描仪等硬件设备进行三维人脸建模的方法通用性和灵活性较差，操作较为复杂，且其硬件设备的成本也较高，一般只适用于某些特殊的场合。

基于图像的人脸建模方法：主要指通过单视点或多视点人脸图像或视频序列，获得人脸特征点的三维信息，利用该信息来重构人脸的三维几何模型。基于图像的人脸建模方法主要分为基于单幅人脸图像的建模和基于多幅人脸图像的建模。

基于单幅人脸图像的建模：一般是指通过采集单张人脸的图像进行数据的分析以及人脸的拟合与三维重建，其基本方法都是通过微侧的人脸图像或图像上的明暗信息来进行人脸模型上深度信息的判断，从而完成三维人脸的建模工作。然而，采用单幅人脸图像进行建模的方法需要在人脸的形状和相貌之间做出取舍，难以精确地拟合出与真实人脸相符的模型。由于人脸的左右两边并不完全对称，因此当利用微侧的人脸进行深度信息的采集时，必然导致重建后人脸相貌的失真；而利用人脸正面图像的阴影与高光进行深度信息计算时，由于计算复杂、运算时间长、计算结果的可靠性差等不足，往往难以获得较好的效果。

基于多幅人脸图像的建模：指通过多幅多角度的人脸图像，如正面、左侧面、右侧面等图像来获取更多人脸的三维数据来进行人脸的三维建模。基于多幅人脸图像的建模能够更直观、完整地获得人脸的正面纹理信息、深度信息等，从而有利于建立起更加精确的三维人脸模型。然而，采用多幅人脸图像进行建模的方法固然能够较为完整地获得人脸的正面纹理、人脸深度等信息，但其在一定程度上增加了人工操作的步骤，降低了操作的灵活性。且在一些手持设备上，使用者难以较为方便地提供满足要求的侧面图像，这对人脸建模的精确度也造成了很大的影响。

发明内容

为此，需要提供一种能够规避人脸深度信息计算、操作过程简便、快速、自动化、建模结果真实可靠的三维人脸建模方法和装置。

为实现上述目的，发明人提供了一种三维人脸建模方法，包括步骤：

获取原始人像和标准模型；

根据标准模型获取骨骼点信息，所述骨骼点为在标准模型网格形变时形变量位于一预设区间的特征点；

在所述原始人像上标记特征点并记录其坐标信息；

对所述原始人像做第一变换，所述第一变换使所述原始人像上的预设标准位置与所述标准模型上的预设标准位置对齐，并对人像的骨骼点做同样的坐标变换；

对所述标准模型做第二变换，所述第二变换包括将标准模型上的骨骼点的平面投影点平移至经第一变换的原始人像的对应骨骼点；

将经第二变换的标准模型以预设方法表面展开为纹理图像；

将经第一变换的原始人像映射至所述纹理图像。

进一步地，所述的三维人脸建模方法中，所述“将经第二变换的标准模型以预设方法表面展开为纹理图像；将经第一变换的原始人像映射至所述纹理图像”具体包括：

将经第二变换的标准模型以预设方法表面展开为UV贴图；

将经第一变换的原始人像映射至所述UV贴图。

进一步地，所述的三维人脸建模方法中，在步骤“将经第一变换的原始人像映射至所述UV贴图”之前还包括一对所述UV贴图进行的肤色匹配处理，所述肤色匹配处理具体包括：

选取原始人像上一个或多个预设区域，根据预设算法获取肤色采样值；

利用所述肤色采样值对所述UV贴图做变色处理。

进一步地，所述的三维人脸建模方法中，步骤“利用所述肤色采样值对所述UV贴图做变色处理”具体包括：

利用所述肤色采样值建立与UV贴图相同大小的肤色采样图，并以所述UV贴图为源图片、所述肤色采样图为目标图片进行泊松融合。

进一步地，所述的三维人脸建模方法中，所述“将经第一变换的原始人像映射至所述UV贴图”具体包括：

以预设尺寸的羽化蒙版为遮罩，将经第一变换的原始人像通过羽化缝合方式映射至经肤色匹配处理的UV贴图上。