[发明专利]一种根据人脸侧面图像生成可识别的人脸图像的方法

权利要求书

1.一种根据人脸侧面图像生成可识别的人脸图像的方法，其特征在于，包括：

从拍摄的左右侧面图像中提取出左右人脸关键点，将左右侧脸的拍摄过程抽象为一个圆弧形的人脸旋转路径，根据人脸旋转路径的变化过程和相机成像规律建立相应的三维旋转模型；

将实际提取到的左右人脸关键点与所述三维旋转模型推导出的成像平面中的人脸关键点建立对应关系，将所述对应关系转化为优化问题，并通过拟牛顿法求解所述优化问题，求得所述三维旋转模型中的未知参数；

基于建立的三维旋转模型和求得的未知参数，通过设定不同的旋转角度来计算出旋转路径上任意角度的人脸关键点位置，根据人脸关键点在旋转路径上的中间状态生成可识别的人脸图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的利用ERT算法对拍摄得到的左右侧面图像提取左右人脸关键点，将左右侧脸的拍摄过程抽象为一个圆弧形的人脸旋转路径，根据人脸旋转路径的变化过程和相机成像规律建立相应的三维旋转模型，包括：

将拍摄过程抽象为一个圆弧形的旋转路径，左右侧脸的图像看作人脸绕相机光轴旋转所拍摄得到的图像，根据拍摄模型的旋转过程来建立左右侧面人脸关键点之间的三维旋转模型，假设Z轴为相机光轴所在的直线，相机拍摄完一张图像后，将人脸绕着固定的Z轴旋转一定的角度，再次拍摄第二张图像，将旋转前的人脸关键点坐标设为P(X_i,Y_i,Z_i)，将点P绕Z轴顺时针旋转θ度，得到P'点，则点P和点P'的物理意义分别对应了左侧人脸关键点和右侧人脸关键点在三维空间中的坐标，点P绕Z轴旋转，点P'与点P的Z坐标相等，将点P 和点P'投影到XOY平面，求解X，Y轴上的坐标，所述拍摄模型的旋转过程用矩阵表示为：

其中，θ表示旋转角度，(X_i,Y_i)和(X_i',Y_i')分别表示点P和点P'在XOY平面上的投影，点P'的坐标为：

(X_i·cosθ-Y_i·sinθ,Y_i·cosθ+X_i·sinθ,Z_i) (2)

通过模拟相机的成像原理将三维坐标投影到二维平面中，在三维旋转模型中设置一个投影平面，该投影平面即为成像平面，将三维空间点P和点P'投影到该成像平面上，计算出三维空间中的人脸关键点在投影平面中的三维坐标，将人脸关键点在投影平面中的三维坐标进行坐标系的转换，从三维坐标系转换到像素坐标系中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的将三维空间点P和点P'投影到该成像平面上，计算出三维空间中的人脸关键点在投影平面中的三维坐标，包括：

设点P和点P'在成像平面上的投影点为P_t和P_t'，平行投影中的投影线为平行线，投影点P_t和P_t'的Z坐标与点P和点P'的Z坐标相等，将P_t和P_t'投影到XOY平面，计算x，y轴上的坐标，其中，直线T:x＝-y，P_T(X_i,Y_i)为点P在XOY平面的投影点，P_I为P_t在XOY平面的投影点，投影方式为平行正投影，P_TP_I垂直于TOZ平面；

P_TP_I⊥T，垂足为P_I

直线P_TP_I的表达式为：

x＝y+X_i-Y_i (3)

故直线P_TP_I与直线T的交点P_I的坐标为：

通过点P的坐标，计算出投影点P_t的坐标为：

通过点P'的坐标，计算出点P_t'的坐标为：