基于人臉識(shí)別的三維骨骼模型構(gòu)造

摘要：傳統(tǒng)的人臉識(shí)別方法，都是基于人臉的二維與非剛性編碼技術(shù)，存在著較為明顯的缺陷。因此，提出一種三維人臉骨骼識(shí)別框架，主要解決了三維人臉姿態(tài)的規(guī)范化。實(shí)驗(yàn)表明，可以有效地提高人臉的識(shí)別率。
關(guān)鍵詞：人臉骨骼識(shí)別；測(cè)地距離；PCA

0 引言
當(dāng)前的人臉識(shí)別系統(tǒng)，采用了多種不同的構(gòu)造模型。如主流構(gòu)造模型有基于器官的方法和基于模板的方法來(lái)構(gòu)造模型，但它們都存在一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是構(gòu)造的對(duì)象都非剛性，必然受到光照、表情、服飾或其它遮隱物的影響，計(jì)算復(fù)雜，識(shí)別率不高。本文提出了一種采用骨骼模型構(gòu)造三維人臉模型的方式，構(gòu)造的對(duì)象是剛性物體，克服了人臉形變所帶來(lái)的識(shí)別率不高的問(wèn)題。

1 人臉骨骼模型的獲取
現(xiàn)在，國(guó)外有許多X光機(jī)，可以直接拍攝人臉的三維骨骼，如圖1所示，就是X光機(jī)拍攝到的人體骨骼。

為了獲取人臉的三維骨骼模型，將人臉骨骼切割出來(lái)。利用三維人臉骨骼所有頂點(diǎn)以及頂點(diǎn)方向分布，將三維人臉骨骼頂點(diǎn)集合設(shè)定為最小二乘擬合平面。
在最小二乘擬合平面中，首先定位出原始模型的鼻尖骨點(diǎn)，然后按照測(cè)地距離度量，切割原始三維人臉骨骼模型，得到三維人臉骨骼模型，最后估計(jì)三維人臉骨骼模型姿態(tài)，并將其旋轉(zhuǎn)至規(guī)范的正面姿態(tài)。
1．1 定位鼻尖點(diǎn)
為了定位三維人臉模型，必須先確定某點(diǎn)為參考點(diǎn)。對(duì)給定的人臉骨骼，利用最小二乘方法擬合一個(gè)過(guò)人臉骨骼模型所有頂點(diǎn)的平面，如圖2所示。

將人臉骨骼切割為兩部分，在位于最小擬合二乘平面上的那部分點(diǎn)集中尋找距離最小二乘擬合平面最遠(yuǎn)的頂點(diǎn)，記為三維人臉模型的鼻尖點(diǎn)。
在定位了三維人臉骨骼模型之后，需要對(duì)原始模型做處理，定位出提取識(shí)別中起關(guān)鍵作用的面部骨骼區(qū)域，以便于人臉規(guī)范化與后續(xù)的比對(duì)處理。