[发明专利]一种快速3D人脸构建系统及构建方法

说明书

本发明公开了一种快速3D人脸重建的系统与构建方法，该方法包括：从实际应用场景中获取人脸图像，输入到3D人脸重建系统中，然后对图像进行增强处理，包括去噪，直方图均衡化，归一化处理等操作。对该特定2D人脸进行3D人脸成像时，预先提取其脸部特征模型，其次根据所构建的标准特征脸数据库对其进行特征匹配，选择最相似的标准特征人脸，最后在个性化3D人脸模型库中选择最符合其脸部轮廓的3D人脸模型，并进行特征点匹配及融和处理，获取其局部3D人脸特征数据。之后利用融和后的局部3D人脸模型与3D人脸模型中其余任意角度上的人脸特征进行形变及融和，形成真实3D人脸模型。

技术领域

本发明涉及一种快速3D人脸构建系统及构建方法，是基于3D人脸模型库的3D人脸重建技术及方法。

背景技术

3D 建模是计算机图形处理领域中的一个基础研究,涉及的典型应用如3D游戏、可视通信系统、虚拟现实增强和医学仿真等. 尤其是随着如今网络带宽提升、实时、超低码率可视应用的MPEG-4人脸编码系统的出现,3D人脸建模已成为视频电话和虚拟网络会议应用领域中的研究热点.然而,快速3D人脸建模始终是一个极具挑战性的课题. 由于其广泛的应用场景，引起越来越多的研究学者对3D人脸建模做了大量的研究，取得了丰硕的研究成果。例如文献“Rapid and Automatic 3D Face Modeling Using Active AppearanceModels”中作者提出了在人脸特征提取过程中利用初始位置和实例模型选择的主动外观模型改进办法，同时利用特征脸和空间仿射变换法则对人脸模型调节，实现对应人脸的位置和形状的匹配.这种成像方法简单，但是成像精度不高，有局部虚影出现，仅仅适合对成像要求不高的应用。此外，研究学者郝宁波、廖海斌等人在“真实感3D人脸快速建模研究”中通过建立明暗恢复形状( SFS)获取3D人脸粗糙模型，然后利用局部形变模型融合的3D 人脸建模方法，然后将特定人脸局部特征与模型匹配，再经过纹理内插等后处理操作，形成具有真实感的3D人脸，其方法简单易用，并且生成的3D人脸相对逼真，然而由于其基于特定人脸照片，因此缺乏实时交互性。总的来讲，这些传统3D人脸重建技术要么建模图像质量不高，要么构建复杂度相对较大，其算法需要进一步改进优化以提高成像质量，降低复杂度。

综上所述，传统的3D人脸成像技术存在三点不足: 成像条件苛刻、成像精度不高和计算复杂度高。本专利将对传统3D人脸成像技术进行改进，构建丰富的3D人脸图像库，以产生适合特定人脸的最优形变模型，降低人脸匹配难度，提高匹配精度，减低匹配算法的复杂度，从而解决传统3D人脸重建存在的问题。

发明内容

本发明采用的快速3D人脸构建方法，解决了传统的3D人脸成像技术存在的不足，提高成像质量，降低复杂度。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的快速3D人脸构建系统，人脸构建系统包括构建2D人脸数据库、3D人脸模型数据库、2D人脸图像处理模块、2D人脸图像轮廓提取模块、2D人脸图像轮廓分类模块、2D人脸图像特征提取模块、3D人脸模型选择模块、2D人脸特征与3D人脸特征融和模块、3D人脸图像构建模块；其测试人脸图层、2D人脸数据库、3D人脸模型数据库为数据层；

采用2D人脸数据库对人人脸轮廓特进行提取与分类；2D人脸图像处理模块、2D人脸图像轮廓提取模块、2D人脸图像轮廓分类模块、2D人脸图像特征提取模块、3D人脸模型选择模块、2D人脸特征与3D人脸特征融和模块、3D人脸图像构建模块为人脸重建层；人脸重建层采用3D人脸模型选择模块与2D人脸图像轮廓提取模块通过2D人脸特征与3D人脸特征融得到具有真实感的3D人脸头像；

该系统中采用2D人脸图像处理模块对获取的图像进行去噪、增强、尺寸统一进行处理；

采用2D人脸图像处理模块对获取的图像进行去噪、增强、尺寸统一进行处理；