基于单张人脸图像三维形状模型重建

在人脸图像识别优化的研究中,针对由单张人脸图像重建三维模型时对人脸图像姿态存在要求的问题,为了提高识别精度,提出基于单张人脸图像姿态预估计和主成分分析(PCA)的形状模型重建算法.首先由三维姿态估计方法得到人脸姿态,并建立人脸形状模型样本库,然后通过选取的特征点,利用主成分分析进行三维人脸形状模型的重构,最后利用径向基函数(RBF)变换和特征点坐标精确调整三维人脸形状模型,并进行仿真.仿真结果表明,重构的三维人脸形状模型效果良好,提高了精度,对有旋转姿态的人脸图像和特征点定位误差也有很好的鲁棒性.     

基于三维模型和仿射对应原理的人脸姿态估计方法

该文提出了一种基于人脸三维模型和仿射对应原理从单目视频图像序列中估计人脸空间姿态的方法．其主要思想是利用人脸的三维模型生成特征点正面平行投影,并估算输入帧和该正面平行投影之间的仿射变换参数,然后根据圆一椭圆之间的仿射对应关系得到描述人脸空间姿态的6个参数(3个旋转分量,3个平移分量)的粗略估计值,最后通过基于ICP(Iterative Closest Points：反复最近点)算法的优化迭代过程得到精确值．对石膏像和真实人脸进行的实验结果表明该算法能在较大的姿态变化范围内实现精确的人脸姿态估计．     

基于多点模型和改进BFGS的人脸姿态估计

针对人脸姿态估计往往存在姿态解不稳定和不能唯一确定人脸三维空间姿态的缺陷,准确提取人脸特征点及进行相应特征点深度值估计后,以人脸的多个特征点建立人脸模型,并利用人脸特征点近似估计人脸姿态,通过改进的BFGS(Broyden-Fletch-er-Goldfarb-Shanno)算法精确估计三维人脸空间姿态。实验结果表明,该方法不仅可以获得稳定和唯一的3D人脸空间姿态,而且与同类方法比较具有良好的姿态估计精度。     

基于三维模型的人脸姿态估计方法

提出一种三维人脸姿态估计方法。该方法通过估计三维平面人脸模型到图像平面的单应矩阵来获得人脸相对于摄像机坐标系的旋转矩阵,并利用M-估计优化方法迭代求精。其主要特点是：实施简单,不需要对透视摄像机参数预先进行标定,能够在较大范围内较精确地估计人脸姿态。对模拟数据及真实人脸图像的实验均验证了该方法的有效性。     

从视频中恢复三维人脸的实时方法

三维人脸恢复是视觉交互的一个难点问题,提出了一种从视频中实时恢复三维人脸的新方法.该方法利用主动形状模型进行人脸特征点提取和跟踪,确保了三维形状恢复和特征跟踪的有效性和一致性;采用非刚体形状和运动估计方法构建三维形变基,有效地适应人脸形状变化的多样性;采用非线性优化算法估算人脸姿态和三维形变基参数,实现了三维人脸形状和姿态的实时恢复.实验结果表明,该方法不仅能从视频中实时恢复三维人脸模型,而且可有效跟踪人脸各种姿态的变化.     

基于标准脸型的人脸3D姿态估计方法

针对二维人像的三维姿态估计,结合标准脸型、人脸的统计知识和射影几何提出一种方法：多次选取标准脸型眼角点、嘴角点、鼻下点等特征点得到特征三角形并确定人脸三维模型;其次计算人脸三维模型参数;基于透视投影模型计算旋转矩阵;基于最小二乘法计算三维姿态。提取的特征点易于标定,无需任何辅助设备,具有一定的准确性。     

多信息融合的多姿态三维人脸面部五官标志点定位方法

针对三维人脸模型面部五官标志点定位对姿态变化非常敏感的问题,提出了一种基于多信息融合的多姿态三维人脸五官标志点定位方法.首先对二维人脸纹理图像采用仿射不变的Affine- SIFT方法进行特征点检测,再利用映射关系将其投影到三维空间,并采用局部邻域曲率变化最大规则和迭代约束优化相结合的方法对面部五官标志点进行精确定位.在FRGC2.0和自建NPU3D数据库的实验结果表明,文中方法无需对姿态和三维数据的格式进行预先估计和定义,算法复杂度低,同时对人脸模型的姿态有着较强的鲁棒性,与现有五官标志点定位方法相比,有着更高的定位精度.     

基于AAM和T型结构的人脸3D姿态估计

在分析已有的人脸姿态估计方法基础上,提出了一种基于主动表观模型(AAM)和T型结构的人脸3D姿态估计方法。对多姿态的人脸样本进行训练,得到多姿态的AAM模板集;利用训练得到的多姿态的AAM模板集进行最佳模板匹配,并对人脸的特征点进行精确定位;用人脸的双眼和嘴部构建T型模型,进行人脸3D姿态的参数估计。实验结果表明,该方法能适应较大的姿态旋转角度,并具有良好的姿态估计精度。     

基于稀疏模型的人脸姿态估计

针对现有的人脸姿态估计方法易受“自遮挡”影响,采用改进的ASM 算法 提取人脸特征点,并利用人脸形态的几何统计知识来估计人脸特征点的深度值。以人脸主要 特征点建立人脸稀疏模型,在利用相关人脸特征点近似估计人脸姿态后,通过最小二乘法精 确估计三维人脸空间姿态。实验结果表明,对于“自遮挡”情况,该方法仍有较好的估计结果, 与同类方法比较具有良好的姿态估计精度。     

基于三维模型的Android手机端人脸姿态实时估计系统

针对人脸姿态估计对系统性能要求高、在手机上运行无法满足实时性要求等问题,实现了一种Android手机端的人脸姿态实时估计系统。首先,由摄像头获得一幅正面和一幅偏移一定角度的人脸图像,利用从运动中构建结构(SfM)算法建立简单三维人脸模型;然后,提取实时人脸图像中与三维人脸模型相互对应的特征点,基于缩放正投影位姿估计(POSIT)算法估计人脸姿态角度;最后将三维人脸模型通过开放图形开发库(OpenGL)实时显示在手机屏幕上。实验结果表明,实时视频中检测人脸姿态并显示的速度可以达到20 frame/s,接近计算机端的基于仿射对应的三维人脸姿态估计算法,而且针对大量图片序列的检测可以达到50 frame/s,能够满足Android手机端的性能和检测人脸姿态的实时性要求。     

Annotated face model-based alignment: a robust landmark-free pose estimation approach for 3D model registration

Registering a 3D facial model onto a 2D image is important for constructing pixel-wise correspondences between different facial images. The registration is based on a 3 \(\times \) 4 dimensional projection matrix, which is obtained from pose estimation. Conventional pose estimation approaches employ facial landmarks to determine the coefficients inside the projection matrix and are sensitive to missing or incorrect landmarks. In this paper, a landmark-free pose estimation method is presented. The method can be used to estimate the matrix when facial landmarks are not available. Experimental results show that the proposed method outperforms several landmark-free pose estimation methods and achieves competitive accuracy in terms of estimating pose parameters. The method is also demonstrated to be effective as part of a 3D-aided face recognition pipeline (UR2D), whose rank-1 identification rate is competitive to the methods that use landmarks to estimate head pose.     

利用对称性实现三维人脸姿态的自动估计*

描述了一个能够快速精确地对三维人脸姿态进行自动估计的系统,提出了利用人脸的反射对称特性自动估计三维人脸姿态的方法,通过扩展高斯图像及最小包围球来得到三维人脸对称平面,利用搜索得到的鼻尖顶点对人脸进行估计,然后对估计在规定范围内进行修正,最终得到精确的估计结果。以三维扫描仪扫描的真实人脸数据作为输入对系统进行了验证,实验表明该方法不但具有很好的精确性和鲁棒性,而且能够很好地应用到实际应用中。     

Model free head pose estimation using stereovision

In this paper we present a stereovision based model free 3D head pose (orientation and position) estimation system suitable for human–machine interface applications. The system works by obtaining a ‘face plane’ from the 3D reconstructed face data, which is then used for head pose estimation. The key novelty in this work is the utilization of the face plane together with the eye locations on the reconstructed face data to obtain a robust head pose estimate. This approach leads to a model and initialization free head pose estimation system; therefore it is suitable for natural human–machine interfaces. In order to quantitatively asses the accuracy of the system for such applications, several evaluation experiments were conducted using a commercial motion capture system. The evaluation results indicate that this system can be used in human–computer and human–robot applications.     

快速的人脸轮廓检测及姿态估计算法

提出一种基于人脸特征区域划分的人脸轮廓检测方法和快速人脸姿态估计方法.该方法根据特征点在人脸的分布情况将人脸划分为9个区域.对于每个选定的区域,首先检测出其初始轮廓线,然后用三次多项式对其进行曲线拟合处理,最后把不同区域的轮廓线连接起来得到完整的人脸轮廓.此外,为了快速、准确地估计出人脸的姿态,本文从人脸的对称性出发,提出了进行人脸姿态估计的面积模型和近似平面模型.实验表明,本文所提出的轮廓检测方法对于复杂背景中具有不同姿态的人脸图像可以得到较满意的检测结果.和其它检测方法相比,本文方法具有模型简单、计算速度快等优点.     

基于面部特征点的单幅图像人脸姿态估计方法

针对目前基于学习的姿态估计方法对训练样本及设备要求较高的问题,提出一种基于面部特征点定位的无需训练即能估计单幅图像中人脸姿态的方法。通过Adrian Bulat人脸特征点定位器和Candide-3构建稀疏通用人脸模型并获得五官特征点,确定模型绕Z轴的旋转范围及搜索步长,在指定Z轴旋转角度下,使用修正牛顿法通过模型的旋转、平移及缩放变换对齐模型和图像中人脸五官角点,得到该角度下模型绕X轴、Y轴的旋转角度及绕Z轴候选角度下的损失函数值,根据最小损失函数值确定人脸绕3个轴旋转的最佳值。实验结果表明,该方法能够快速估计自遮挡的大姿态角度人脸,在公共人脸库Multi-PIE、BIWI和AFLW上的平均误差分别为3.79°、4.37°和6.04°,明显高于同类人脸姿态估计算法,具有较好的实用性能。     

基于KLT和BFGS的人脸姿态估计

在对给定的人脸图像序列准确提取正面人脸特征点后,利用改进的KLT方法跟踪非正面人脸图像的特征点。根据人脸形状特性,使用人脸的多个特征点作为人脸模型。在近似估计人脸姿态后,以改进的BFGS算法精确估计3D人脸空间姿态。实验结果证明,该方法可以获得唯一的3D人脸空间姿态,相比同类方法有更好的姿态估计精确度。     

基于多点模型的3D人脸姿态估计方法

改进传统的活动形状模型法,准确地提取人脸特征点后,针对人脸形状特性,使用人脸的多个特征点作为人脸模型,通过最小二乘法优化求解,精确估计3D人脸空间姿态。实验结果表明,新方法不仅可以获得稳定的姿态解,而且与同类方法比较具有良好的姿态估计精确度。