3d面皮的五官分区配准与点对应算法分析

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1、3D面皮的五官分区配准与点对应算法分析-->第一章绪论1.1研究背景面皮复原，也称项骨复原技术，是以人类学中的项骨与容貌之间的形态关系为依据，通过计算机的三维重建技术，对项骨合理添加一定厚度的软组织进而实现面部容貌复原的技术。人类学研究已经表明：颜骨形状、软组织的厚度与面部的几何形态有着十分紧密的关系。面部五官的分布位置主要依赖于颜骨的结构，项骨的形态与面部的软组织厚度决定了面部的基本形态。项面复原技术具有广泛的应用，主要表现在如下方面：1.古人类与历史人物的面貌复原古人类与历史人物的面貌复原己经有多个成功的案例，使现代人可以欣赏到古代著名人物的风采。这些成功的案例包括：距今六千年前的人类

2、先祖；3800年前的新疆“楼兰美女”；长沙市马王堆1号汉墓出土的2000多年前的长沙国丞相夫人辛追；比辛追早100年的汉朝美女凌惠平；唐代的公主李倕；清朝历史上惟一一位维吾尔族后妃香妃。图1展不了辛追18岁和30岁的复原面貌。2.无名尸骨的身份认定[1][2]在公安刑侦过程中，经常获得的是无名项骨，而与之相对应的软组织经常由于各种原因而损坏、腐烂或风化，这给案件的侦破带来了很大的难度。由于颇骨具有坚固、相对稳定、不易被篡改以及较强的抗腐烛性等特性，所以项骨会在事故灾难中很好的保留下来。通过顿面复原技术获得与生前相貌相似的容貌，可以为破案提供更多的线索，加速案件的侦破。在计算机辅助的经典颜面

3、复原算法中，基于统计理论的颜面复原技术[3][4]是一种非常有效的算法。基于统计模型的复原方法对获得的三维面皮样本进行统计训练，将获得的先验知识科学的用于指导面皮的复原，可以有效的避免单一参考样本对复原结果的影响，使复原出的面皮几何形态更合理，更加接近于真实的相貌。............................1.2研究意义在21世纪，伴随着信息科学技术的高速发展，计算机通过对图像、触觉、声音等重要信息的捕获与综合分析，可以为用户主动的提供服务。面部[5]是人身体中一个非常重要的部位，它传递了大量丰富的信息。通过对面部的信息进行分析，计算机将会更好的服务于人类。近年来，计算机辅助

4、顿面复原已经发展成为计算机图形学领域的一个热点问题，受到了大量研究机构的关注。烦面复原技术具有广泛的应用，如历史人物的面貌复原、刑侦、医学整形、器官分割、遗骨认领等。与传统复原方法相比较，基于统计的领面复原方法更加科学，复原结果与真实面貌更加接近，近年来逐渐发展成为计算机辅助的颇面复原领域的研究热点。在基于统计的颇面复原技术的各个步骤中，三维点对应关系的准确建立起着承前启后的作用，它在很大程度上影响了高质量面皮样本训练集的建立以及卢页面复原结果的准确性。但是目前国内外对于面皮三维点对应关系的研究较少，所以在三维面皮之间建立具有生理位置一致性的点对应关系，有利于推动颂面复原的进一步发展。三维

5、点对应对于三维人脸识别[6]同样具有重要意义。在现代社会中，身份认证技术正起着越来越重要的作用。与人脸识别相比，基于指纹，虹膜的识别技术具有更高的可靠性，但是人脸识别具有友好，易被用户接受的优势而具有更加广阔的前景。三维人脸识别技术首先要求对获得的三维面皮模型进行去噪并提取特征，然后与库中己知身份的面皮模型进行匹配，最后对提取的特征进行分类判别，实现身份认证。三维面皮点对应关系的建立，可以加速模型的去噪，方便特征的提取，提高人脸识别的准确率。三维面皮点对应这一难题的解决，对于推动面皮形态学规律研究具有重要的基础性意义，对三维面皮模型的特征点自动标定也具有重要的推动作用，以及对统计形状模型的

6、建立也起到了重要的指导意义，另外对模型分割等问题的研究也起到了一定的促进作用。三维面皮点对应的研究工作得到了陕西省科学技术研究发展计划项目（国际合作）的大力支持，项目名称：顿像重合相似性决策方法；项目编号：2013K点对应算法的流程，然后在点对应的预备工作中，介绍了三维面皮模型的重建和法兰克福坐标归一化处理。2.1三维面皮点对应的流程针对基于统计模型的颉面复原中的点对应问题，本文提出了PCDM点对应算法。第一步，对重建获得的面皮模型实现了法兰克福坐标系归一化处理；第二步，定义并标定面皮模型的特征点，设计了基于特征点的五官分割模板，并根据模板计算测地线实现面皮的分区；第三步，采用基于ICP和

7、TPS结合的配准算法实现了各个分区的配准，使各个分区能够近似重合；第四步，计算各个分区模型中顶点的微分属性以及多尺度几何特征，根据提出的点对应算法实现面皮点对应关系的建立。算法的流程图如图2所示，本文在第二章中介绍面皮模型的三维重建和法兰克福坐标系归一化，第三章介绍测地线分区，第四章介绍面皮分区的配准，第五章介绍点对应算法的具体步骤。..............................2.2单层三维面皮模型的重建