基于图片的三维人脸自动生成与编辑算法研究

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1、硕士学位论文基于图片的三维人脸自动生成与编辑算法研究作者姓名司徒亨哥学科专业计算机科学与技术指导教师毛爱华副教授所在学院计算机科学与工程论文提交日期2018年4月20日Researchonimagebased3DhumanfaceautomaticgenerationandeditingalgorithmADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SituHenggeSupervisor：Prof.MaoAihuaSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzh

2、ou,China分类号：TP3学校代号：10561学号：201520131063华南理工大学硕士学位论文基于图片的三维人脸自动生成与编辑算法研究作者姓名：司徒亨哥指导教师姓名、职称：毛爱华副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：计算机科学与技术研究方向：多媒体技术与图形图像处理论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年5月31日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：齐德昱委员：唐韶华,董守斌,文贵华,张齐华南理工大学学位论文原创性声明本入郑重声明：所呈交的论文是本入在导师的指导下独立进行研宄所

3、、。取得的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他＋人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的／法律后果由本人承担。．作者签名：日期：％日ｉ後３＿＞／｜年月ＸＩ学位论文版极使用撰权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校■有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外

4、）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论一文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。．：本学位论文属于．□保密：年，（校保密委员会审定为涉密学位时间日）＿月＿＿于。＿＿年＿＿月＿日解密后适用本授权书０不保密同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议，的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。“Ｖ”（请在以上相应方框内打）⑶作者签名：ｍ日期

5、十ｉ指导教师签名：日期：。２０作者联系电话：摘要从上世纪七十年代起，三维人脸建模一直是计算机图形学领域的一个研究热点。三维人脸建模技术在很多商业领域中得到应用：在影视动画和电子游戏领域中，许多虚拟角色由三维人脸建模技术创造出来；在医学领域中，三维人脸建模技术可以重建病患的头部并用于虚拟手术；在生物特征识别领域中，三维人脸建模技术可以用于人脸识别。其它领域比如虚拟现实、人机交互、网络辅助教学等都能应用这项技术，因此对三维人脸建模方法的研究是一项十分有意义和价值的工作。目前基于图片的三维人脸重建算法能够得到图片人脸的近似三维人脸模型，但人脸局部

6、细节的重建存在较大误差，并且人脸纹理的重构也不够精细。这些算法的局限性在于：没有对五官等人脸精细部位的重构做局部优化；从图片中提取的人脸特征不够完整、精确；人脸的颜色纹理模型难以重构精细的人脸纹理。本文针对这些局限性提出了以下几点改进：在重建算法中添加人脸特征点，并针对该项进行优化；改进了人脸边缘提取算法，提取更完整的人脸边缘；通过图片的对齐融合算法生成三维人脸模型的纹理图像。本文的算法通过基于Haar特征的人脸检测算法检测出人脸区域，再通过人脸特征点定位算法计算人脸轮廓和五官特征点的位置，接着通过人脸边缘提取算法提取出人脸边缘。完成人脸图片的特征提

7、取后，进行三维人脸模型与人脸图片的特征点对齐、边缘对齐以及人脸像素匹配。最后，对人脸的正面和侧面图片进行对齐融合，生成完整的人脸纹理图像，进行三维人脸模型的纹理贴图，并根据Phong光照模型进行光照参数的优化。重建得到的三维人脸模型可以使用一个低维的参数向量表示，通过调节参数值可以对三维人脸模型进行编辑。本文算法可以在具有摄像头的设备上实现三维人脸模型的自动生成和编辑，可以直接应用于影视动画和电子游戏制作，简化三维人脸建模的流程，还可以应用于三维人脸识别或者其它与人脸相关的软件开发。关键词：三维建模；人脸重建；人脸检测；人脸对齐IAbstractSi

8、nce1970s,3Dfacemodelinghasbeenoneofthehottestresearcht