基于三維重建的人臉姿態(tài)估計問題研究.pdf

1、人臉是人類日常情感表達(dá)和交流最重要、最直接的載體。人臉姿態(tài)估計是指根據(jù)單張人臉圖像或從人臉圖像序列確定頭部在三維空間姿態(tài)角度的技術(shù)和方法。作為計算機視覺及人臉識別領(lǐng)域的一個基本問題，人臉姿態(tài)估計在智能人機交互、自動視頻監(jiān)控、人臉動畫合成等方面都有著廣泛的應(yīng)用。
　　 基于三維人臉模型的姿態(tài)估計方法可充分利用人臉的三維幾何信息，并且不需要預(yù)先獲得大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)，近年來成為姿態(tài)估計領(lǐng)域研究的一個重要方向。針對目前基于三維模型的人臉姿態(tài)

2、估計方法存在的計算開銷較大、計算過程復(fù)雜，難以應(yīng)用于實時計算，模型精度通常不高的不足，本文首先實現(xiàn)了基于單張人臉照片的三維形狀恢復(fù)，進(jìn)而提出了基于三維模型和線性回歸原理的人臉姿態(tài)估計方法。主要工作如下：
　　 首先，針對傳統(tǒng)形變模型處理速度較慢，處理過程復(fù)雜的不足，本文采用基于特征點的人臉建模方式，將基于特征點的稀疏變形模型進(jìn)行修正，根據(jù)輸入圖像上特征點構(gòu)成的形狀信息計算人臉形狀系數(shù)，重建對應(yīng)于輸入圖像人臉的幾何形狀，并通過紋理

3、映射生成最終的人臉模型。實驗結(jié)果表明，本文方法能夠快速地生成真實感強的三維人臉模型。
　　 其次，在重建出的三維人臉模型基礎(chǔ)上，提出基于三維模型和線性回歸原理的姿態(tài)估計方法。該方法利用模型提供的三維幾何信息，在模型和姿態(tài)圖像的人臉特征點間建立對應(yīng)關(guān)系，運用線性回歸求解人臉姿態(tài)參數(shù)，并結(jié)合面部特征點構(gòu)成的幾何結(jié)構(gòu)判定姿態(tài)偏轉(zhuǎn)的方向。實驗結(jié)果表明，利用本文方法對多軸及單軸偏轉(zhuǎn)圖像進(jìn)行姿態(tài)估計，用少量特征點即可取得具有較好精確度的估計