一种黄金比例引导的三维人脸模型重建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105761239A(43)申请公布日2016.07.13(21)申请号201511023607.2(22)申请日2015.12.30(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人廖胜辉罗雄李建锋梁毅雄邹北骥(74)专利代理机构长沙正奇专利事务所有限责任公司43113代理人马强王娟(51)Int.Cl.G06T7/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种黄金比例引导的三维人脸模型重建方法(57)摘要本发明公开一种黄金比例引导的三维人脸模型重建方法。输入数据为个性化真实感三维人脸模型。首先，对三维人脸模型进行标志点检测，利用标志点将标准的黄金比例面罩模型与个性化三维人脸模型配准对齐；然后利用配准后的黄金比例面罩模型自动确定人脸重建兴趣区域，并用黄金面罩上的特征点和特征线设置变形边界条件；最后根据变形边界条件驱动一种能保持细节特征的拉普拉斯网格变形方法进行变形计算，预测重建后人脸三维形态结果。本发明能为个性化三维人脸设计和预测黄金比例引导的人脸重建效果，而且实现过程简单、自动化程度高。本发明对三维人脸模型娱乐、美容化妆设计以及整形术前预测有重要意义。CN105761239ACN105761239A权利要求书1/1页1.一种黄金比例引导的三维人脸模型重建方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于理想的黄金比例面罩数据，制作标准黄金比例面罩模型；2)对输入的三维人脸模型进行标志点检测；3)利用检测的三维人脸模型标志点将标准的黄金比例面罩模型与三维人脸模型配准对齐；4)利用配准对齐后的黄金比例面罩模型确定重建区域，并用黄金比例面罩模型上的特征点和特征线设置变形驱动条件；5)根据变形驱动条件，采用拉普拉斯网格变形方法进行变形计算，利用计算得到的变形结果计算重建后的网格顶点坐标，并进行三维人脸模型结果显示。2.根据权利要求1所述的黄金比例引导的三维人脸模型重建方法，其特征在于，所述步骤1）中，黄金比例面罩包括214个结点和78条边线，且所述黄金比例面罩左右两侧关于中切面对称。3.根据权利要求2所述的黄金比例引导的三维人脸模型重建方法，其特征在于，所述步骤4）中，变形驱动条件确定过程为：将黄金比例面罩上对应需要三维重建区域的边界网格线映射到三维人脸模型上，自动确定三维人脸需要重建的区域，将三维重建区域边界设置为固定边界条件，将三维重建区域外的模型部分设置为非活动区域，同时将位于三维重建区域中部的投影特征点和特征线返回映射到黄金比例面罩上对应的位置，作为变形驱动条件。4.根据权利要求3所述的黄金比例引导的三维人脸模型重建方法，其特征在于，所述步骤5）中，采用拉普拉斯网格变形方法进行变形计算的过程为：确定网格几何信息的拉普拉斯坐标微分属性的表示，然后利用已设置的变形驱动条件下的二次最优化模型重建修改后的网格顶点坐标，使变形后的网格具有保持细节的特点。2CN105761239A说明书1/6页一种黄金比例引导的三维人脸模型重建方法技术领域[0001]本发明涉及三维人脸重建领域，具体地，涉及一种黄金比例引导的三维人脸模型重建方法。可以应用到三维人脸模型娱乐、美容化妆设计以及整形术前预测等领域。背景技术[0002]近年来，随着社会的发展和外来文化特别是韩国文化的冲击，人们的审美观不断转变，对美的追求不断增长，开始越来越注重外在美，其中最主要的就是面容的美丽。面部人脸整形重建是一项具有高精度、高风险的临床治疗技术。如果不能在术前对患者面部进行客观定量的形态学评价和演示术后的重建效果，缺乏医生与患者之间的思想沟通，很难做到治疗方案与患者要求一致，极易导致手术结果的不理想甚至失败。[0003]对于面部整形重建手术的模拟，最常用的方式是采用基于图像变形技术的仿真系统，这类系统输入患者肖像照片，对图像进行局部的拉伸和扭曲变形。但是，二维的图像模拟，不能转动察看任意视角的形态，在视觉效果上不够真实,同时对于手术指导的意义不大。[0004]为获得三维面部形态的真实数据，应用最广泛的是采用断层CT成像技术的扫描图像进行三维重建。在此基础上，常采用弹簧质点模型和有限元方法等进行仿真模拟。弹簧质点模型计算量相对较小，变形结果精度较差。有限元方法可以更准确的描述软组织的材质属性，但是计算量相对较大，难以进行实时交互。另外，直接从CT三维重建的面部模型，由于没有纹理，缺乏真实感。另外，少数学者研究了基于自由变形技术(Free-formDeformation)的变形系统，对面部表面网格进行变形。FFD变形计算量小，但是需要构建额外的包围控制网格，利用控制网格对所包含的空间域进行变形，操作不方便。[0005]从人脸重建模拟的实用性考虑