双目视觉下基于区域生长的三维人脸重建算法

为解决传统立体匹配算法匹配低纹理人脸图像时极易产生误匹配的问题,提出一种基于区域生长的人脸立体匹配算法。该算法利用级联回归树算法提取的人脸特征点将人脸划分为不同区域以分别限制各区域的视差搜索范围,从而避免在全局范围上查找匹配点;同时利用人脸的局部形状特性,采用局部曲面拟合的方式筛除误匹配种子点并生成大量可靠种子点用于区域生长;最后,分别在实验室环境采集的人脸图像和FRGC v2.0人脸数据库上进行定性和定量实验。实验结果表明,与传统算法相比,所提算法能够重建出更加准确的三维人脸模型。经点云配准后与人脸点云真实值的均方根误差在2 mm以内,且不同光照、姿态、表情下人脸图像的重建表明所改进的立体匹配算法具有较好的鲁棒性。     

利用立体图对的三维人脸模型重建算法

利用人脸正面立体图对重建三维人脸模型。无需三维激光扫描仪和通用人脸模型．获取立体图对并校正后,利用种子像素扩张算法实现图像匹配．种子像素选取算法能使足够数量的种子像素具有可靠视差;还提出了基于视差置信度的扩张算法,降低了视差图中大面积误匹配区域出现的可能性;最后,利用碟状粒子描述和Delaunay三角剖分重建三维人脸模型．实验结果表明,文中算法能够产生光滑逼真的三维人脸模型．     

图像驱动的三维人脸自动生成与编辑算法

针对图像驱动的三维人脸建模这个计算机图形学中的研究热点问题,提出一种采用三维人脸形变模型的三维人脸自动生成与编辑算法.首先建立三维人脸形变模型,由三维人脸数据库统计学习得到线性混合人脸模型,用一个低维的参数向量来描述一个人脸;然后通过人脸检测、人脸对齐、边缘提取等方法从人脸图像中提取人脸的特征,根据这些特征实现三维人脸形变模型与图像的匹配,重建出与图像对应的三维人脸模型;最后,通过改变参数向量的值实现人脸的编辑.对5个输入人脸照片进行了三维人脸模型重建和编辑并且将重建的人脸模型和真实人脸模型进行了对比,实验结果表明,该算法可实现真实化的人脸重建效果.     

类肤色背景中提取人脸轮廓的方法研究

提出了一个基于肤色并融合多种信息的人脸轮廓提取方法。首先在TSL色彩空间求取肤色概率图,选取种子点,然后利用多源信息进行区域生长,提取出人脸轮廓;为克服区域生长计算量大的缺点,采用了变分辨率图像金字塔策略。经实例验证,该算法能够快速准确地从类肤色背景中较好地提取出人脸轮廓,且具有较高的抗噪性和应用适应性。     

双目立体视觉的三维人脸重建方法

创建逼真的三维人脸模型始终是一个极具挑战性的课题.随着三维人脸模型在虚拟现实、视频监控、三维动画、人脸识别等领域的广泛应用,三维人脸重建成为计算机图像学和计算机视觉领域的一个研究热点.针对这一问题,提出一种基于双目立体视觉的三维人脸重建方法,重建过程中无需三维激光扫描仪和通用人脸模型.首先利用标定的2台摄像机获取人脸正面图像对,通过图像校正使图像对的极线对齐并且补偿摄像机镜头的畸变;在立体匹配方面,选择具有准确可靠视差的人脸边缘特征点作为种子像素,以种子像素的视差作为区域生长的视差,在外极线约束、单调性约束以及对应匹配的边缘特征点的约束下,进行水平扫描线上的区域生长,从而得到整个人脸区域的视差图,提高了对应点匹配的速度和准确度;最后,根据摄像机标定结果和立体匹配生成的视差图计算人脸空间散乱点的三维坐标,对人脸的三维点云进行三角剖分、网格细分和光顺处理.实验结果表明,该方法能够生成光滑、逼真的三维人脸模型,证明了该算法的有效性.     

一种基于AdaBoost的人脸检测算法

针对常规基于肤色检测的AdaBoost算法的不足, 提出了一种改进的AdaBoost人脸检测算法,算法包括人体肤色模型、人脸运动检测模型、改进的背景提取方法、针对人脸区域的光照增强方法。算法综合利用了人体肤色信息和人脸运动信息,能有效缩小搜索范围。实验结果表明,该方法与常规基于肤色检测的AdaBoost方法相比,在保证检测性能的基础上,有效提高了检测速度。     

基于弱监督学习的三维人脸形状与纹理重建

三维人脸相较于二维人脸包含了更多特征信息, 可应用于如人脸识别、影视娱乐、医疗美容等更多实际应用场景, 因此三维人脸重建技术一直是计算机视觉领域的研究热点. 由于真实三维人脸数据较难获取, 很多基于深度学习的重建算法首先利用传统重建方法为大量二维人脸图像构建三维标签, 作为训练数据, 这些数据可能并不精准, 从而导致算法的重建精度受到影响. 为此, 本文提出一种基于multi-level损失函数的弱监督学习模型, 结合传统三维人脸形变模型3DMM与深度学习方法, 直接从大量无三维标签的二维人脸图像中学习三维人脸特征信息, 从而实现基于单张二维人脸图像的三维人脸重建算法. 此外, 为解决二维人脸图像中常存在遮挡或大姿态情况而影响人脸纹理重建的问题, 本文使用基于CelebAMask-HQ数据集的人脸解析分割算法对图像进行预处理去除遮挡区域. 实验结果表明, 基于本文方法的三维人脸重建质量与重建精度均实现了一定的提升.     

基于肤色学习的多人脸前景抽取方法

针对多人脸场景下快速准确提取人脸内容的问题,提出了基于肤色学习的多人脸前景抽取方法。首先,给出了基于肤色学习的肤色前景分割模型。根据肤色专家的论文结果,采集了著名的SPA数据库的1 200张人脸进行肤色抽样,建立学习模型以得到每个人种在颜色空间的肤色参数,据此进行肤色图像分割,得到肤色前景。其次,利用人脸特征点学习算法,以常见人脸68个特征点为目标,结合肤色前景信息分割出人脸种子区域;并计算人脸中心点,来构建人脸椭圆边界模型以及确定遗传范围。最后,建立了有效抽取算法,在人脸椭圆边界内利用遗传机制进行人脸再生,从而抽取得到有效人脸区域。以三类不同数据库为基础,收集了100张有代表性的多人脸图像,实验结果表明所提方法对这些图像的多人脸抽取的结果准确率达到98.4%以上,且该方法对中密度人群的人脸内容抽取有显著效果,并为人脸识别算法的准确性和可用性提供了基础。     

基于二级级联支持向量机的人脸快速检测

为提高传统支持向量机无约束人脸检测算法的检测精度,基于可变形模型思想,将整体与局部特征级联方式结合,提出一种新的人脸快速检测算法。在第一层级中,设计整体人脸稀疏特征,以快速地提供精确的人脸候选区域,在第二层级中进行人脸定位,捕捉无约束条件下人脸拓扑形状,提取关键特征点周围鲁棒性特征,得到判别能力强的分类器验证候选区域。实验结果表明,该算法能流畅运行于VGA视频流中,提高无约束人脸检测精度,有效降低误检率。     

基于标准肤色的人脸图像纹理合成与三维重建应用

本文提出一种基于单幅人脸图像并结合标准肤色的人脸图像纹理合成和三维重建算法.首先,利用ASM算法提取人脸特征点,并通过基于局部线性嵌入算法的编辑传播实现颜色转换,使图像人脸色调与三维人脸模型标准肤色一致.接着,将人脸图像五官区域与标准肤色图进行泊松融合,并考虑眉毛遮挡情况,利用人脸对称性或眉毛模板还原眉毛.尤其对于半遮挡眉毛,采用Li模型和角点检测相结合的方法重建眉毛轮廓,得到最终人脸纹理图.最后通过纹理映射将人脸纹理图映射到三维人脸模型上,得到较好的个性化三维人脸重建效果.实验表明,本文算法能够适用于不同复杂背景和光照条件下拍摄的人脸图像,具有较快的处理速度,能够应用于人脸实时重建产品中.     

改进的统计模型三维人脸特征点标定算法框架

自动三维人脸特征点标定是计算机视觉领域的研究热点,其广泛应用于人脸识别,人脸模型配准,表情识别,脸部动画等领域。通过对三维人脸样本统计建模,采用遗传算法对待匹配模型的生成数目进行参数优化,利用模型相似性匹配方法及其映射关系对三维人脸特征点进行自动标定。首先,对三维人脸数据预处理,然后对其统计建模并通过模型形变得到有映射关系的基准模型和待匹配模型。利用遗传算法对待匹配模型中的待匹配模型生成数目参数进行优化,生成与之对应的待匹配模型数;接着计算待测模型与待匹配模型的相似度。最后,利用模型相似度和模型映射关系,间接得到待测模型的特征点。实验结果表明,提出的算法是可行的,能够在一定程度上提高原有算法的效率。该算法可以自动标定三维人脸模型的特征点,当距离阈值为10像素时,39个三维人脸特征点定位的准确率都可以达到100%,并有效解决了传统方法中三维人脸模型平滑区域特征点精度不高的问题。     

基于二维Gabor小波特征的三维人脸识别算法

分析三维人脸识别技术,提出一种基于Gabor小波特征的三维人脸识别算法。该算法采用二维Gabor小波特征精确且稳定地描述人脸特征,重建三维人脸模型并对其进行模板匹配,对匹配后的三维人脸模型进行线性判别分析。对基于ORL和UMIST两个人脸数据库的实验结果表明,该算法性能优良。     

基于单幅正面照片的三维人脸重建方法

三维人脸重建算法需要多张照片实现重建且重建效率低下。针对上述问题,提出一种利用单幅正面照片重建三维人脸的方法。采用薄板样条函数对数据库中的三维人脸确立点对点的对应关系,建立平均三维人脸模型,利用LMA算法优化形状系数以恢复其三维形状,人脸颜色纹理信息可通过垂直投影得到。实验结果表明,利用该方法重建得到的三维人脸逼真且时间效率高。     

一种基于全部和局部平滑光流的分步人脸重建算法

提出一种基于全部和局部（combined local-global approach, CLG）平滑光流的分步人脸重构算法。首先利用原始CLG得到图像初始匹配值; 再以反投影残差、光流梯度、人脸光流范围进行约束, 找出初始匹配中不可信匹配区域; 最后对不可信图像区域提取纹理并再次计算光流值。实验表明, 该人脸重建算法的重建精度与鲁棒性比原始CLG算法高, 能够得到光顺的人脸三维数据。     

基于立体匹配的低纹理图像重构算法

针对立体匹配中低纹理区域容易产生误匹配及传统动态规划固有的条纹问题,提出一种改进的基于双目立体视觉的低纹理图像三维重构算法。该算法首先基于像素间相似度和像素自身特异性计算匹配代价并引入一种自适应多边形支撑区域聚集匹配度。然后采用一种全局意义的简单树形动态规划进行逐点匹配。最后基于左右一致性准则运用一种简单有效的视差校正方法消除误匹配得到最终视差图。实验证明将算法运用于实拍低纹理灰度图像的匹配,得到轮廓光滑清晰的三维点云,说明该方法的适用性。     

基于特征分块的三维人脸重建和识别

针对传统三维人脸重建算法效率低且难以满足实际应用的缺陷,提出一种基于特征分块的三维人脸重建算法,并将此算法应用到三维人脸识别中,实现了基于特征分块的加权三维人脸识别。首先,利用基于平面模板的非均匀重采样法对原始数据进行归一化;其次,采用主动形状模型(ASM)算法对三维人脸和二维人脸图像进行特征定位和特征分块;然后,利用基于分块主元分析(PCA)的稀疏形变模型算法实现每个人脸分块的三维重建;最后,实现了此算法在三维人脸识别中的应用。实验表明,此重建算法具有较高的精度和重建效率,还可以达到全局最优,并且可以提高三维人脸的识别率。     

New algorithm for 3D facial model reconstruction and its application in virtual reality

3D human face model reconstruction is essential to the generation of facial animations that is widely used in the field of virtual reality (VR). The main issues of 3D facial model reconstruction based on images by vision technologies are in twofold: one is to select and match the corresponding features of face from two images with minimal interaction and the other is to generate the realistic-looking human face model. In this paper, a new algorithm for realistic-looking face reconstruction is presented based on stereo vision. Firstly, a pattern is printed and attached to a planar surface for camera calibration, and corners generation and corners matching between two images are performed by integrating modified image pyramid Lucas-Kanade (PLK) algorithm and local adjustment algorithm, and then 3D coordinates of corners are obtained by 3D reconstruction. Individual face model is generated by the deformation of general 3D model and interpolation of the features. Finally, realistic-looking human face model