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基于单幅图像的三维人脸重建技术研究

牛晓霞  
【摘要】: 三维人脸重建是近年来计算机动画、计算机游戏、计算机视觉以及图像识别领域的研究热点,也是计算机图形学和计算机视觉领域最根本、最困难的问题之一。传统的三维人脸建模方法大多需要提取多幅图像的人脸信息,再通过修改一般模型完成,而针对单幅图像进行三维重建是近几年出现的新的研究方向。本文在形变模型方法的基础上,对通过单张人脸照片来建立具有真实感的三维人脸模型的方法进行了研究。 首先,通过建模软件及CVL Face Database中人脸图像导出三维人脸模型数据文件,并将数据转化成适合人脸建模研究的数据格式。 其次,介绍了基于单幅图像的三维人脸重建方法,在对人脸姿态参数进行预估计的基础上,利用主成分分析算法及稀疏形变模型进行人脸形状模型重建,并在此基础上提出了对重构模型进行径向基函数插值调整,从而使得三维形状模型的精度得到进一步的提高。 最后,利用三角网格细分技术实现人脸稠密对齐,并采用满足新拟牛顿方程的改进BFGS算法进行纹理参数优化,对人脸面部的纹理图像进行重构,最终实现了真实感三维人脸模型的重建。 本文在相应的章节分别用Matlab程序进行了各个部分的仿真试验,解决了三维人脸重建中的一些关键问题,最终实现了基于单幅图像的真实感三维人脸重建。文章最后分析了存在的问题,为进一步的工作提供了研究方向和经验。


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