[發明專利]3D臉型自動變化方法及系統

在審

• 申請號: 201410462303.5
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104268932A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 徐小明;徐宇
• 申請（專利權）人: 上海明穆電子科技有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 胡志強

技術領域

本發明涉及人臉識別與還原，具體地，涉及3D臉型自動變化方法及系統。

背景技術

現今社會，諸如視覺監控、遠程教育和人機交互技術及安全等各方面都迫切希望能夠進行快速、有效的身份驗證。生物特征因為自身的穩定性和差異性，已成為身份驗證的主要手段。人臉是一種極為復雜的多變的物體，也是一種典型的非剛性物體。

人的臉部特征十分豐富，除了形狀和表情之外，還有五官的特征分布。通過研究這些特征間的比例關系，可以得到不同的人臉的相似和差異程度。與利用視網膜識別及指紋識別等人體生物特征進行身分驗證相比，人臉識別技術具有直觀、友好及方便等特點，正越來越受到國際學術界、企業界、政府、公安部門和國防軍事部門的重視和青睞，具有廣泛的應用前景。

現有技術中對人臉識別的研究大致有兩個階段。第一階段，主要研究人臉識別所需要的面部特征，該階段工作的特點是識別過程全部依賴于操作人員，顯然不能完成自動識別的功能。第二階段，主要是人機交互式識別階段，該階段工作特點是需要利用操作員的某些先驗知識，不能擺脫人的干預。

對于3D臉型變化技術，現有技術中的3D臉型變化技術，主要方法有：傳統方法(1)，利用三角樣條曲面進行面部建模和研究；傳統方法(2)，基于激光掃描的三維數據獲取方法。傳統方法(1)實現原理復雜，目前只限于理論方面的研究，實際應用很少涉及。傳統方法(2)雖建模精確，但成本高不易普遍應用。

因此，有必要設計一種實現簡單成本低的3D臉型變化的技術方案。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種3D臉型自動變化方法及系統。

根據本發明提供的一種3D臉型自動變化方法，包括如下步驟：

步驟1：人臉檢測，以判斷輸入圖像中是否存在人臉，若檢測到人臉，則繼續執行步驟2；

步驟2：確定圖像中人臉的面部特征點；

步驟3：加載標準三維人臉模型數據文件，以將預設的標準三維人臉模型M1作為初始模型；將標準三維人臉模型M1的中心點調整為鼻尖所在的頂點，得到調整后的標準三維人臉模型M2；標準三維人臉模型M2中人臉的額頭最上頂點和下巴最下頂點在Y方向上的距離H；

步驟4：對調整后的標準三維人臉模型M2的頂點進行分組，區分出如下各個頂點群：

-組成眉毛的定點群；

-組成眼睛的頂點群；

-組成鼻子的頂點群；

-組成嘴的頂點群；

-組成臉部輪廓的頂點群；

步驟5：對所述各個頂點群中的頂點分別添加權重值，權重值用于表示頂點受到控制點影響的程度，當控制點移動時，頂點根據權重值移動相應的距離，其中，每個頂點最多受到p個控制點影響；

步驟6：對調整后的標準三維人臉模型M2的人臉進行整體縮放，使額頭最上頂點與下巴最下頂點在垂直方向上的距離為步驟3中得到的H；

步驟7：使調整后的標準三維人臉模型M2的組成臉部輪廓的頂點群所形成的臉部輪廓形狀與步驟2得到的人臉的面部特征點形成的臉部輪廓的形狀一致。

優選地，所述步驟1包括如下步驟：

步驟1.1：對圖像進行預處理，包括：對圖像進行光照補償處理，并將圖像中待確定的人臉圖像變換到預先設定的位置以及將待確定的人臉圖像的尺寸縮放到預先設定的大小；

步驟1.2：將待確定的人臉圖像與人臉模板進行模板匹配，若匹配，則將從待確定的人臉圖像投影到人臉子空間，通過特征子臉技術判斷是否為人臉。

優選地，所述步驟2包括如下步驟：

步驟2.1：確定眼虹膜、鼻翼、嘴角、眉毛這些面像五官輪廓的大小、位置、距離屬性；

步驟2.2：計算出面像五官輪廓的幾何特征量，根據幾何特征量形成一描述對應人臉的特征向量；

步驟2.3：根據人臉的特征向量以及經過訓練的先驗比例尺關系，確定圖像中人臉的面部特征點，其中，所述經過訓練的先驗比例尺關系包括從額頭到眼睛、從眼睛到鼻孔、從鼻孔到嘴巴、從嘴巴到下頜的坐標比例關系。

優選地，控制點范圍權重大小根據肌肉規律進行設值，其中，所述控制點范圍權重是指控制點所控制的頂點范圍內的頂點被設置的權重，對控制點控制下的頂點根據肌肉規律設置不同的權重；其中，權重值為0至1，權重值為0時表示頂點不受控制點控制，權重值為1時表示頂點完全由控制點控制。