智能配镜三维特征参数提取方法研究

摘 要：针对智能配镜中三维面部特征点提取算法复杂度较高的问题,提出一种将三维点 云转换为映射图像定位特征点的方法。采用 Voronoi 方法计算面部三角网格各顶点处的高斯曲 率、平均曲率。选取鼻尖、眼角等曲率特征明显的区域估计面部点云姿态。根据曲率旋转不变 性,使用初选的点云方向向量简化旋转矩阵的计算,使面部点云正面朝向视点。将点云映射转 换为图像,三维网格模型中三角面片一对一映射到图像中的三角形。搭建卷积神经网络,使用 Texas 3DFRD 数据集进行模型训练。进行人脸对齐,预测所得各面部特征点分别限制在图像某 三角形中。根据图像中三角形映射查找三维网格模型中对应三角面片,通过三角面片顶点坐标 计算配镜所需的面部特征点位置坐标,实现配镜特征参数的提取。     

基于三角剖分的人脸纹理映射

采用通用的三维人脸模型和任意的人脸纹理图像,基于Delaunay三角剖分,提出了一种灵活的3D人脸的纹理映射方法。该方法对人脸特征点集做三角剖分,在纹理图像和三维网格之间建立了一个准确的拓扑同构映射关系,从而得到高真实度的纹理映射。该算法不受网格调整精度的影响,同时适用于不同的纹理映射到同一三维人脸模型上。     

基于面部特征约束的人脸纹理映射及变形

将一幅人脸图像（称为源图像）映射到另一幅人脸图像（称为目标图像）上,从而实现人脸图像的变形并达到某种特殊效果的表现要求。其中,一个最关键的问题是保持两幅人脸中器官特征的约束映射。提出一种技术策略,可以有效实现这种映射效果。利用人脸特征检测算法检测出源人脸和目标人脸的特征点;基于特征点,利用Delaunay三角剖分的方法将目标人脸转化为三角网格;采用调和映射的方法计算得出所有网格点在源人脸图像中的对应坐标;在获得网格点纹理坐标后,就可以实现源人脸到目标人脸的映射。实验表明,该方法可以实现任意人脸间的映射,并能较好地保持人脸五官间的映射关系。     

大规模点云数据的球面纹理映射方法

针对点云数据的Delaunay三角网格纹理映射速度慢、映射效果不够细腻及不适合大规模点云数据纹理映射等问题,提出一种基于球面纹理映射的点云数据重建改进方法,并在Qsplat算法的基础上进行实现。采用Qsplat算法对大规模点云数据进行模型重建,利用球面等比约束纹理映射算法建立纹理坐标、球面、点云重建模型三者之间的数学关系,实现大规模点云数据的球面纹理映射。实验结果表明,与传统的三角网格纹理映射相比,该方法可明显提高纹理映射的速度和质量,拓宽球面等比约束纹理映射方法的应用范围,适用于大规模点云数据的纹理映射。     

一种改进的人脸纹理映射方法

识别人脸图像优化问题,由于人脸纹理映射时容易出现的纹理扭曲和畸变现象,影响图像的真实性,提出一种改进的纹理图像映射方法。根据人脸特征点信息,利用特征块匹配法配准正侧面人脸图像,并使用加权平滑算法和金字塔方法对图像进行双重融合实现图像的平滑过渡;然后利用一种特殊的定位方法来计算三维人脸模型上顶点对应的纹理坐标;最后根据纹理坐标将纹理图像映射到三维特定人脸模型表面上,可得到具有真实感的三维人脸模型。实验结果表明,纹理合成方法简捷有效,纹理映射结果生动逼真,有效的避免了纹理图像的扭曲和畸变现象,具有较高的鲁棒性。     

基于三角网格模型的局部纹理映射

局部纹理映射可以增添三维模型的局部细节,加强模型的真实感。为了实现对三维模型的局部特征描写,增强局部纹理映射的用户可交互性,提出一种基于区域增长和平面投影的方法来实现三角网格模型的局部纹理映射。区域增长是以指定的三角面片为初始种子面片,搜索与种子面片共顶点的增长规则扩散出待映射区域。算法不仅保证了选取区域的完整性,不会出现缺角的情况;同时用户可以改变待映射区域的位置和大小。采用平面投影法对待映射区域进行纹理映射,将三维顶点投影到基准平面上,建立二维坐标系与纹理坐标系的关系,从而确定三维顶点和纹理坐标的对应关系。算法成功应用于实验,表明该方法的可行性。     

基于弹簧-质点模型的不规则曲面纹理映射

针对三角网格表示的不规则曲面的纹理映射问题,提出一种基于弹簧-质点模型的简单、高效、失真小的纹理映射算法。结合调和映射的参数化方法以及弹簧-质点模型的复杂平面展开方法,保持拓扑关系地将三维曲面投影于平面内;通过建立三角网格表示的投影面的弹簧-质点模型,将不规则曲面参数化于给定大小的矩形域;利用参数化的结果计算不规则曲面各顶点的纹理坐标,进行纹理贴图。实验结果表明,该算法能够实现纹理高效、均匀、变形小地映射于任意不规则曲面上。     

三维地质界面网格模型构建算法研究

三维地质模型主要包含地质构造模型和地质属性模型。提出一种局部映射-边界控制的曲面三角化网格模型构建算法,与映射法相比,减少三维空间点映射到二维平面的计算过程,避免因多点到一点的映射关系而生成错误的三角化网格模型。基于地质测量数据特点,原始地质数据经处理后采用点集合形式表示,基于点集数据构建三维三角化网格模型,模拟地质界面的展布形态,控制三角网格质量。采用两种网格边界控制方法,在有边界约束数据和无边界约束数据条件下均能自动更新地质界面三角化网格模型边界。基于断层点数据集测试并展示算法构建的三维三角化网格模型可视化效果,通过断层面三角化网格模型能够反映断层面之间空间位置关系。     

基于三维模型几何信息的纹理图像压缩

为进一步压缩三维模型数据,提高网络传输的速度,同时不降低模型渲染的视觉表现效果.提出了一种基于三维模型几何信息的纹理图像压缩算法.首先对模型三维网格做重网格化,使网格具备半正则的规则拓扑结构;然后利用半正则网格表面的几何信息对模型的三维特征点进行提取,对三维特征点在纹理空间的映射点应用k-means聚类算法获取感兴趣区域;最后结合基于感兴趣区域的嵌入式零树小波压缩算法,实现对模型纹理图像数据的编码和解码操作.实验结果表明,该算法提取的纹理图像感兴趣的细节区域更精确、压缩比高,经过解码和重建后的纹理图像在对三维模型表面贴图映射后具有更好的视觉效果.     

质心坐标变换及其在纹理映射均匀化中的应用

在现有质心坐标变换方法基础上，提出一种改进方法——均匀面积质心变换方法：在某一顶点邻域中，采用相应点所对应的边高比之和作为质心坐标进行分析推导，并将其应用到复杂三维形体的纹理映射均匀化中．首先通过面积权重质心坐标变换将复杂三维网格映射到平面上；在此基础上进行均匀面积质心坐标变换，就可使平面网格较均匀地分布．求解其纹理坐标可实现采用单幅图像的纹理映射均匀化．通过典型三维模型的实验和比较可以看到：采用文中方法所获得的纹理映射均匀化效果较现有的保角变换、保面积变换方法有显著改善，而且算法简单、稳定、快速．     

A novel constrained texture mapping method based on harmonic map

In this paper, we present a novel constrained texture mapping method based on the harmonic map. We first project the surface of a 3D model on a planar domain by an angle-based-flattening technique and perform a parametrization. The user then specifies interactively the constraints between the selected feature points on the parametric domain of the 3D model and the corresponding pixels on the texture image; the texture coordinates of other sample points on the 3D model are determined based on harmonic mapping between the parametric domain of the model and the texture image; finally we apply an adaptive local mapping refinement to improve the rendering result in real-time. Compared with other interactive methods, our method provides an analytically accurate solution to the problem, and the energy minimization characteristic of the harmonic map reduces the potential distortion that may result in the constrained texture mapping. Experimental data demonstrate good rendering effects generated by the presented algorithm.     

基于实拍图像的人脸真实感重建

给出了基于实拍人脸图像的三维逼真人脸模型的重建算法,该算法首先在两幅人脸图像上交互标识特征点对和输入摄像机的广角参数来实现摄像机定标,进而匹配出两幅人脸图像上的其它对应点,实现模型的三维重建,作者用半自动垭达到匹配目的。用手工编辑建立的二维对应网格,得到初始人脸外开和鲁棒的最大拟然立体虎法自动匹配出稠密的对应点,重建出表示人脸的散乱三维数据点团;最后利用这些稠密的三维数据点去迭代矫正和自适应细分手     

多参数加权的无缝纹理映射算法

目的 针对基于图像3维重建中纹理映射存在缝隙的问题,提出一种多参数加权的无缝纹理映射算法。方法 算法根据图像的标定信息对三角格网进行聚类分割,将重建模型聚类成不同参考图像的网格贴片,并对贴片排序生成纹理图像,加权融合重建顶点的法线角度、图像视点、模型深度等信息生成纹理贴片像素,最后采用多分辨率分解融合技术消除纹理贴片缝隙,实现无缝的纹理映射。结果 对不同的测试数据进行了验证,本文算法在保持一定清晰度的前提下消除了纹理的缝隙,即使对于构网误差较大的区域也能得到较为满意的结果,同时本文算法支持大数据的3维纹理映射。结论 提出了一种无缝的纹理映射算法,算法通过构造一个平滑的加权方程融合多源信息消除纹理的接缝,实验结果表明了本文算法的有效性及实用性,得到了高保真的无缝纹理映射效果,可应用到城市级别的大场景3维重建领域。     

一种交互式纹理映射方法

针对使用实拍数码照片为模型添加纹理的映射过程,提出一种交互式纹理映射方法.通过交互式的三维拾取准确的找到三维模型和纹理图像中的对应点,然后使用一种基于四组对应点的相机外参标定方法,结合相机内参计算出投影转换矩阵,实现3D-2D特征点的配准.通过实验证明,该方法应用在纹理映射中是正确的、可行的,可以建立三维模型和数码照片之间的匹配关系,实现纹理映射.     

基于摄影原理的三维纹理重建技术研究

讨论的是基于摄影原理的三维物体表面纹理的重建技术.该技术从国内外研究现状和主要不足出发,对三维物体表面纹理的采集和映射方法进行研究和改进,提出了较为合理的算法.纹理采集过程中分析了回转工作台的结构、纹理采集的原则并建立相关的坐标系;根据拍照和投影变换的原理建立三个坐标系对应点间的关系、推导出坐标变换关系式和转换矩阵;对模型表面微小面片法向量进行均匀化处理;通过计算面片的法向量与纹理采集方向向量的位置关系确定其最佳纹理,最后通过多角度映射达到三维物体表面纹理重建的目的.     

真实感3D重建中的纹理映射技术

精确的纹理映射是体现模型视觉真实感的关键因素。本文在阐述纹理映射技术原理的基础上,探讨了基于3维激光扫描设备进行3D重建过程中,实现具有高度真实感的纹理映射所遇到的实际问题,提出了基于纹理的模型重构和纹理光照连续性重建算法,解决了纹理图像空间不连续、光照不连续等因素对模型真实感的影响,并通过真实数据的实验对算法有效性进行了验证,为大型户外实体的真实感3D重建奠定了技术基础。     

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.     

基于特征点约束的人脸纹理映射

人脸纹理映射技术是计算机辅助颅骨面貌复原中一种特殊的真实感处理技术。针对人脸面部器官纹理映射难以准确实现的问题,提出一种基于特征点约束的人脸纹理映射方法。利用最小二乘保角映射参数化时需固定顶点来完成特征点约束。通过对大量单张、正面照片作为纹理进行映射,证实了该方法能够取得良好的映射效果。实验结果表明本方法鲁棒且效率高,降低了算法的复杂性。