基于形变模型的三维人脸快速重建改进算法

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1、第30卷第6期吉林大学学报(信息科学版)Vol．30No．62012年11月JournalofJilinUniversity(InformationScienceEdition)Nov．2012文章编号:1671-5896(2012)06-0604-05基于形变模型的三维人脸快速重建改进算法胡阳明，周大可，鹿乐，杨欣(南京航空航天大学自动化学院，南京210016)摘要:针对传统三维人脸重建算法效率低且难以满足实际应用的缺陷，提出一种三维人脸重建改进算法。该算法基于ASM(ActiveShapeModel)增强算法，自动地对特定二维人脸特征区域进行

2、准确定位，并实现三维人脸数据库的归一化;利用稀疏形变模型对特定正面二维人脸进行快速三维重建;采用明暗纹理恢复算法对重建后的三维模型人脸特征区域的每个顶点法线进行约束，并将其应用于人脸识别中。实验结果表明，该方法可实现对特定正面二维人脸快速三维重建，并取得较好的三维重建精度与识别率，与经典ASM算法相比，精度提高12．3%，迭代次数减少6次。关键词:人脸三维重建;形变模型;明暗纹理恢复;人脸识别;主动形状模型中图分类号:TP391文献标识码:AImproved3DFastFaceReconstructionAlgorithmBasedonMorph

3、ableModelHUYang-ming，ZHOUDa-ke，LULe，YANGXin(CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract:Thetraditionalalgorithmof3Dfacereconstructionisinefficientanddifficulttomeettherequirementsofpracticalapplication．Toaddressthi

4、sproblem，a3Dfacefastreconstructionalgorithmisproposed．ThealgorithmbasedonimprovedASM(ActiveShapeModel)isusedtoautomaticallyandaccuratelypositioningthefeaturepoints，andtheimprovedASM-basedalgorithmisusedtonormalized3Dfacedatabase．Thesparse3Dmorphablemodelisestablishedtofastrec

5、onstruction3Dfacefromthe2Dfrontalface;Finally，shadinginformationof2Dimageisfullyusedasapriorknowledgetoconstraineachvertex'snormallocatedinfeatureregionof2Dface．Experimentalresultscertifythattheproposedmethodobtainsfasterspeedtoreconstruction3Dfacefromthe2Dfrontalface．keeping

6、aquitehighaccuracyresultsandhavingahighrecognitionrate．Keywords:3Dfacereconstruction;morphablemodel;shapefromshading(SFS);facerecognition;activeshapemodel(ASM)0引言三维人脸重建在人脸识别、动漫游戏以及情感分析等领域具有广泛的应用前景，使其逐步成为计算［1］机视觉与计算机图形学领域中备受关注的研究热点。越来越多的学者开始研究三维人脸重建与识别技术。三维人脸重建方法主要有4种:参数模型、物理肌

7、肉模型、多幅图像的视觉模型和三维形变模型。［2］［3］Parke首先提出参数化的人脸模型，并在此基础上提出了最原始的人脸肌肉模型。多幅图像的视觉收稿日期:2012-08-14基金项目:国家自然科学基金资助项目(61172135);南京航空航天大学基本科研业务费专项科研基金资助项目(NS2010089);南京航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金资助项目(201202)作者简介:胡阳明(1988—)，男，江苏盐城人，南京航空航天大学硕士研究生，主要从事三维人脸重建与识别、目标跟踪与识别研究，(Tel)86-15895972742(E-mail

8、)huyangmingfly@126．com;周大可(1974—)，男，江苏涟水人，南京航空航天大学副教授，硕士生导师，主要从事生物特征