[发明专利]一种三维人脸模型自动调整方法

说明书

本发明公开了一种三维人脸模型的自动调整方法，包括以下步骤：三维扫描仪获取三维人脸模型，从三个角度获取三维人脸带纹理的投影图；对投影图进行二维特征点检测；将二维特征点反投影到三维中获取三维特征点；使用PCA脸部模型拟合原始三维人脸模型；对初始对齐网格进行3D配准，求解能量方程；对最终对齐网格重新计算纹理坐标；对配准后的三维人脸进行调整，得到调整后的三维人脸模型。本发明采用了一套自动识别三维人脸特征点技术并在此基础上对人脸进行调整的技术，能够对通过三维扫描仪采集到的三维人脸实施一键美化，简单方便，且算法明确，界面友好，结果鲁棒，可用于虚拟人脸整容、计算机动画和计算机游戏等领域。

技术领域

本发明涉及计算机图形与图像处理领域，特别是一种涉及三维网格人脸的自动调整方法。

背景技术

人们都希望拥有一个漂亮的脸蛋，整容也变得越来越流行。通过三维扫描仪获取三维的人脸模型，然后对扫描出的人脸模型进行模拟整容也成为一些美容机构的吸引客户的主要方式。但是通过手工对三维人脸模型进行整容需要大量的操作，不能够很快的给客户展示整容结果。

现有的三维人脸调整方法主要有两种观点。一种是观点是认为不存在唯一的美丽面部特征（例如嘴、鼻子、下巴），只有当面部特征和其余特征搭配的好才会具有吸引力，因此他们提出了一种对整形手术的规划系统，根据患者脸部特征自动提供推荐的整形方案，参见Bottino A, De Simone M, Laurentini A, et al. A new 3-D tool for planningplastic surgery. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2012, 59(12):3439-3449。另一种观点是认为一个人是否漂亮是与对称性、古典主义准则和黄金分割率这三个因素密切相关，因此提出了一套能够调整三维人脸模型的系统，该系统会在保细节特征的情况下通过调整人脸的对称性和比例提升人脸的吸引力，参见Liao Q, Jin X, ZengW. Enhancing the symmetry and proportion of 3D face geometry. IEEEtransactions on visualization and computer graphics, 2012, 18(10): 1704-1716。然而这两个方法都需要手动地在三维人脸模型上手动标注特征点，并无法直接地对通过三维扫描仪获取到的人脸模型进行调整。

发明内容

针对现有技术上的不足，本发明提供了一种三维人脸模型自动调整方法，能够自动检测三维人脸模型中的特征点并对三维人脸模型进行美化调整。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种三维人脸模型的自动调整方法，其特征在于：包括以下七个步骤：

(1)三维扫描仪获取三维人脸模型后，从三个角度获取三维人脸带纹理的投影图，方法如下：

先将三维扫描仪获取的三维人脸模型放置于指定的空间坐标系中，使z轴正方向与人脸的正面方向一致，y轴正方向与人脸的头顶方向一致，提取正方向人脸带纹理的投影图；将人脸以y轴为旋转轴，视线沿着y轴正方向顺时针旋转15度，提取右侧人脸带纹理的投影图；将人脸以y轴为旋转轴，视线沿着y轴正方向逆时针旋转30度，提取左侧人脸带纹理的投影图。

(2)利用OpenFace的API对步骤(1)中获取的人脸投影图进行特征点检测，获取二维图像上眼睛、鼻子、嘴、眉毛和脸部轮廓的共68个特征点，方法如下：