面向手持式3维扫描设备的本征纹理重建

目的 针对目前手持式3维扫描设备生成的模型纹理分辨率不够,且部分区域存在高光、阴影及明暗变化等问题,提出一种基于多幅实拍照片的纹理重建方法。方法 首先使用基于特征匹配的方法将照片图像与几何模型进行配准;其次根据重建纹理大小,采用特殊编码方式的位置纹理建立照片像素到纹理像素直接且精确的对应关系;然后根据多幅使用闪光灯作为光源拍摄的照片,通过位置纹理建立联立方程,求解漫反射分量;最后采用改进的基于混合权重的融合方法对求解的漫反射分量进行纹理融合。结果 使用本文方法对3个实验模型进行本征纹理重建,与3维扫描设备生成纹理和直接用照片生成纹理相比,该方法操作简单、使用方便,可获得高度清晰的,不含高光和明暗效果的本征纹理图像。结论 实验结果表明,重建纹理质量在分辨率、色彩还原性及一致性方面明显优于原有纹理,且该方法具有很高的精确性和鲁棒性,可满足高质量的纹理重建需求。     

结合三维几何形状信息和二维纹理的3D目标匹配

为了实现场景中三维目标与模型之间的匹配,提出了一种结合三维几何形状信息和二维纹理的三维目标匹配方法。首先提取场景中深度图像的尺度不变特征变换(SIFT)特征,用SIFT算法与三维模型重建时所用到的一系列2.5维深度图像进行一一匹配,找到与场景中目标姿态最为相似的深度图像,提取此深度图像的三维几何形状特征与模型进行匹配,实现模型的初始化,即将模型重置到与场景目标相接近的姿态。最后用融合二维纹理信息的迭代就近点（ICP）算法实现场景中目标与模型之间的匹配,从而得到场景中三维目标的准确姿态。实验结果验证了方法的可行性与精确性。     

结合特征适配与拉普拉斯形变的3维人脸重建

目的 数字娱乐产业的发展要求3维人脸重建技术能重建高分辨率3维人脸,并具有较高计算效率和重建准确性。针对这一情况,提出一种基于单幅图像的高分辨率3维人脸重建方法。方法 该方法包含特征适配与拉普拉斯形变两部分。预先用1组3维人脸样本上的3维特征构造可变形模型。给定图像时,从其上自动提取2维特征点,并根据获得问题最优解的必要条件进行特征适配以重建个性化3维特征;然后基于拉普拉斯方法,用该3维特征对一般人脸模型进行变形以获得特定高分辨率3维人脸;最后通过纹理合成获得真实感人脸。结果 用本文方法和已有方法分别进行可变形模型适配和模型变形,本文的特征适配方法具有更快的收敛速度和更高的准确性,拉普拉斯方法具有更小的重建误差。纹理映射后的3维人脸具有很好的视觉效果。结论 本文方法将特征适配与拉普拉斯形变结合起来进行高分辨率3维人脸重建。实验结果表明所提出的方法具有较高的计算效率和准确性,能实现较为理想的高分辨率3维人脸重建。     

基于改进主动表观模型算法的人脸特征定位

人脸特征点的精确定位一直是人脸图像处理的重要研究内容,特征点定位精确与否直接影响后续工作结果的好坏。在基于反向组合AAM（Active Appearance Models）人脸特征点定位算法的基础上,提出结合特征点局部纹理模型来对AAM初始形状参数做最优化以及对AAM匹配模板升级的改进。改进的算法采用特征点局部纹理模型和AAM全局纹理模型结合的方法来最优化AAM初始形状参数,并在此前提下对AAM匹配模板进行升级,使其更接近待匹配图像的信息。在精确的匹配模板和优化的初始形状参数下,匹配的最终精度会得到提升。实验和理论证明,改进后的算法比传统反向组合AAM算法以及现有改进的PAAM（Progressive AAM）算法以及简单的结合ASM和AAM的改进算法都有更好的特征点定位精度。     

改进的主动形状模型方法在人脸特征点定位中的应用

主动形状模型ASM(Active shape model)是一种统计参数化模型,主要应用于图像中的特征提取。传统的ASM方法对训练集数据采用PCA方法获得形状特征向量和形状参数,然后根据转换矩阵建立线性的统计参数化的形状模型。在分析传统方法不足的基础上,提出一种改进的主动形状模型定位人脸特征的新方法。该方法采用增量PCA,可以有效解决模型匹配失败和受测试图像影响等因素,同时可对训练集进行纹理模型更新。实验结果表明,改进的方法可以有效提高模型的匹配精度,同时加快了模型定位特征点的时间。     

基于多幅实拍照片为真实景物模型添加纹理

利用实拍照片为基于真实景物创建的几何模型添加纹理的方法正在受到广泛的关注,实拍照片与几何模型的配准是这项技术的关键.以往方法采用3D-2D特征点匹配或侧影轮廓线匹配的方法进行配准,因此对空间物体的表面特征或轮廓线形状有特殊的要求.提出了一种新的配准方法来解决这一问题,由于采用了基于图像重建的采样点模型与已知几何模型在空间中匹配的方法实现配准,因而充分利用了物体几何形状本身的拓扑和曲率等信息,并可以一次性地实现所有图像与空间物体的配准.实验结果表明,该方法可以解决一部分用以往的方法尚无法处理的实际问题,且在重建空间采样点分布较为合理的情形下,纹理映射效果非常理想.     

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。     

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。     

改进的多模板ASM人脸面部特征定位算法

为了提高主动形状模型(ASM)算法在人脸平滑区域检测的准确性,提出一种先利用全局模板进行总体定位,再利用局部模板进行局部定位的改进的多模板ASM算法.在局部定位过程中,首先在各模板特征点中构建窄条带,然后利用Closed-form算法对窄条带区域进行纹理分割,最后利用局部模板与图像进行匹配,得到人脸特征点位置信息.实验结果表明,与传统ASM算法相比,该算法显著改善了纹理平滑区域特征点定位不精确的问题,并提高了对各特征点的提取精度.     

一种改进主动形状模型的研究

主动形状模型（Active Shape Model,ASM）是一种较为流行的用于特征定位的统计学形状模型,主要应用于灰度图像中物体的跟踪与定位。在传统主动形状模型基础上,研究了一种构建局部纹理模型的新方法。该模型充分利用特征点之间的联系,构建加权模型。在ORL人脸数据库、JAFFE人脸数据库中进行特征定位实验,并进行了ASM性能分析。结果表明,改进ASM方法提高了搜索速度与特征点定位的精度。     

基于单张人脸图片和一般模型的三维重建方法

提出一种使用单幅人脸照片进行特征提取、标准模型变形的全自动三维人脸重建方法。使用改进ASM方法自动精确提取人脸特征点,通过使稀疏形变模型匹配平面特征点来获取照片人脸的深度信息,再将一般人脸模型变形到特定人脸。基于肤色模型优化的ASM提取人脸特征,使得一定角度的侧面照片也可以有很好的重建效果。同时,使用基于肤色模型的纹理融合技术使侧面信息缺失的问题得到很好解决。实验证明,该方法快速简便,只用单幅照片全自动化完成重建,无须用户交互,生成的三维模型有较好的真实感。     

低成本基于多幅图像的三维人体重建

提出一种基于多幅图像的低成本的重建目标三维人体模型的方法。首先建立每幅图像上特征点与原始模型特征点之间的对应关系,然后使用基于径向基函数方法对原始模型进行变形从而获得目标模型并对目标模型应用三种过滤器进行局部修复,最后使用视角无关的方法实现纹理映射和基于顶点混合的方法实现皮肤骨骼运动系统。实验结果表明该方法精度高,实用快捷且成本低廉。     

Pose-invariant face recognition using a 3D deformable model

The paper proposes a novel, pose-invariant face recognition system based on a deformable, generic 3D face model, that is a composite of: (1) an edge model, (2) a color region model and (3) a wireframe model for jointly describing the shape and important features of the face. The first two submodels are used for image analysis and the third mainly for face synthesis. In order to match the model to face images in arbitrary poses, the 3D model can be projected onto different 2D viewplanes based on rotation, translation and scale parameters, thereby generating multiple face-image templates (in different sizes and orientations). Face shape variations among people are taken into account by the deformation parameters of the model. Given an unknown face, its pose is estimated by model matching and the system synthesizes face images of known subjects in the same pose. The face is then classified as the subject whose synthesized image is most similar. The synthesized images are generated using a 3D face representation scheme which encodes the 3D shape and texture characteristics of the faces. This face representation is automatically derived from training face images of the subject. Experimental results show that the method is capable of determining pose and recognizing faces accurately over a wide range of poses and with naturally varying lighting conditions. Recognition rates of 92.3% have been achieved by the method with 10 training face images per person.     

基于渲染图像角度结构特征的三维模型检索方法

为了充分利用三维模型的颜色、形状、纹理等特征,提出以三维模型渲染图像为数据集,利用渲染图像角度结构特征实现三维模型检索。首先,该方法以三维模型渲染图像为测试集,利用已有类别标记的自然图像作为训练集,通过骨架形状上下文特征对渲染图像进行分类,提取角度结构特征,建立特征库;然后,对输入的自然图像提取角度结构特征,与特征库中的角度结构特征进行相似度匹配计算,实现三维模型检索。实验结果表明, 充分利用 渲染图像的颜色、形状和空间信息是实现三维模型检索的有效方法。     

Image-based virtual exhibit and its extension to 3D

In this paper we introduce an image-based virtual exhibition system especially for clothing product.It can provide a powerful material substitution function,which is very useful for customization clothing-built.A novel color substitution algorithm and two texture morphing methods are designed to ensure realistic substitution result.To extend it to 3D,we need to do the model reconstruction based on photos.Thus we present an improved method for modeling human body.It deforms a generic model with shape details extracted from pictures to generate a new model.Our method begins with model image generation followed by silhouette extraction and segmentation.Then it builds a mapping between pixeis inside every pair of silhouette segments in the model image and in the picture.Our mapping algorithm is based on a slice space representation that conforms to the natural features of human body.     

Automatic facial feature extraction and 3D face modeling using two orthogonal views with application to 3D face recognition

We present a fully automated algorithm for facial feature extraction and 3D face modeling from a pair of orthogonal frontal and profile view images of a person's face taken by calibrated cameras. The algorithm starts by automatically extracting corresponding 2D landmark facial features from both view images, then compute their 3D coordinates. Further, we estimate the coordinates of the features that are hidden in the profile view based on the visible features extracted in the two orthogonal face images. The 3D coordinates of the selected feature points obtained from the images are used first to align, then to locally deform the corresponding facial vertices of the generic 3D model. Preliminary experiments to assess the applicability of the resulted models for face recognition show encouraging results.     

多传感器彩色纹理色彩差异修正方法

针对三维彩色扫描仪多个传感器获得的彩色纹理图像存在色彩差异,导致重建的三维彩色模型表面出现色彩分块现象的问题,提出一种基于色彩迁移的纹理图像色彩修正方法。首先,利用综合质量图像评价函数(CAF)进行图像质量评价,从多个传感器获得的彩色纹理图像中选出一幅质量最佳的作为标准图像;然后,参照该图像调整其他纹理图像各个色彩通道的色彩均值、方差等统计量。将所提方法用于三维人体彩色扫描仪的纹理图像色彩修正,结果表明,色彩修正后纹理图像间的色彩差异减小,得到的三维人体彩色模型色彩分块现象得到明显改善,色彩更加均衡自然。与经典色彩变换方法、改进色彩变换方法、基于最小角度选择的融合方法相比,实验的主观效果和客观图像综合质量评价值都表明了该方法的优越性。