[發明專利]一種高效的人像面部變形方法

無效

• 申請號: 201310239854.0
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103337085A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 樊鑫;王勝法;王祎;馮昱堯;柴智
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06K9/46
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及數字圖像處理領域，具體的涉及一種高效的人像面部變形方法。

背景技術

隨著計算機圖像處理技術的發展，以及手持式的拍攝設備的普及。人像處理漸漸受到人們的關注，而其中人像變形又是一個重要的分支。人像變形可以應用于多個方面。將人臉形狀變瘦、變修長可以作為人像美化的一種手段，使人們得到心情上的愉悅。其次將人像的面部輪廓變換為指定形狀可以作為模擬整形手術效果的一種手段，讓患者在整形前提前預覽效果，降低手術風險。此外人像的變形還可應用于娛樂、影視等領域。

傳統的人像變形都是通過數字圖像編輯軟件完成的。數字圖像編輯軟件雖然可以用來對數字圖像進行細部的編輯，優化。但是學習曲線陡峭，初學者難以掌握，并且手工處理的效率相當低下，結果也并不穩定。所以我們利用計算機數字圖像處理技術，實現自動的對人像面部按照給定的條件進行變形的方法。同時提高了此方法的效率使之可以適用于手持設備。

拉普拉斯(Laplacian)是用來描述網格特征的主要方法，它是一種描述曲線和網格特征的方法。本發明向原始的面部曲線添加拉普拉斯約束以保證變形的自然與逼真程度，然后根據這個約束在層次化模型中進行新特征點的計算，之后再通過三角網格重映射的方法根據改變后的面部曲線修改人像。

發明內容

鑒于以上問題，本發明公開了一種高效的人像面部變形方法。針對現有問題的需求加以解決。

本發明采用的技術方案：

一種高效的人像面部變形方法，運用拉普拉斯約束和層次化模型的形狀匹配技術，并采用相關數學方法，對圖像進行操作。

該人像面部變形方法有步驟如下：

第一步，人臉特征點提取及三角網格化

利用特征點提取技術獲得69個人像面部特征點。使用Delaunay三角剖分的方法進行三角劃分，得到人像面部的三角網格。

第二步，用層次化方法添加拉普拉斯約束構建新特征點

為了降低計算的時間復雜度，我們使用分層的方式處理面部輪廓。即對于每條輪廓線取端點和中間點（偶數取中間兩點）構成集合V（若為標準臉形上的點記為V_t）。取兩端點構成控制點集合V_c。

定義拉普拉斯矩陣L如下，i，j為目標臉型上的點的編號υ表示特征點：

對拉普拉斯進行計算，計算表達式為：

Δ_t＝LV_t???????????????(2)

因為平面上的點的坐標表示為一個二維向量，所以需對坐標的每一個分量分別使用一次上邊的計算公式，得到Δ_tx,Δ_ty。

根據上述結果，以拉普拉斯為約束計算集合V的新位置。為了使得新特征點滿足Laplacian約束條件及位置約束條件，解如下方程組。最終形成一組新的人臉外部輪廓特征點V′：

LCV′=ΔtVc,---(3)]]>

然后使用V′替換原始圖像中相應的點。將輪廓線以中間點為界限一分為二，分別對兩部分重復上述第二步操作，迭代至不能再分。最終得到新的人像面部特征點。

第三步，構建新三角網格并生成新圖像

使用步驟三得到的新的人像面部輪廓特征點替換原始特征點,同時再次進行三角劃分，使用相關技術，通過原始三角網格化圖像對新生成的三角網格化圖像進行像素重映射，形成計算處理后的人像，實現人像面部變形；