基于人臉識(shí)別的三維骨骼模型構(gòu)造
加入技術(shù)交流群
1．2 測地距離的計(jì)算
人臉骨骼并不是一個(gè)剛性物體，它的某些部位(如下頜骨)會(huì)隨表情的變化而發(fā)生變形。文獻(xiàn)認(rèn)為由于表情變化引起的人臉(骨骼)變形可以看作是一個(gè)等距(保長)的變換。這些變換并不拉伸與破壞面部骨骼曲面，或者更嚴(yán)格地說，它不改變面部骨骼曲面上的度量，因此人臉骨骼曲面的一些內(nèi)在幾何屬性是與表情無關(guān)的。從而，為了得到人臉的一個(gè)表情無關(guān)的表示，也等價(jià)于尋找人臉骨骼曲面的一個(gè)等距表示。文獻(xiàn)在人臉上放置了133個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，并且跟蹤由于表情變化引起的這些點(diǎn)之間的距離變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明由于表情變化引起的測地距離的改變量不到歐氏距離改變量的1／2，當(dāng)然對(duì)人臉骨骼的影響更小，幾乎可以忽略不計(jì)。
在文獻(xiàn)中，sethlan(1996)提出了一個(gè)高效的數(shù)值計(jì)算格式，稱為Fast Marching Method(FMM)，它能夠在O(N)步內(nèi)計(jì)算一個(gè)平面上從一個(gè)源點(diǎn)到另外N個(gè)點(diǎn)的距離。FMM是基于求解短時(shí)矩方程(eikonal euqation)的迎風(fēng)格式的差分逼近，短時(shí)矩方程是wave propagation equat-ion‖(x)=1 ‖的微分形式，其中v：
表示從源點(diǎn)s1，…，sk開始的距離映射函數(shù)，v(si)=O為上述方程的邊界條件。
距離映射從源點(diǎn)出發(fā)，逐步向外傳播。在文獻(xiàn)中FMM被擴(kuò)展到三角網(wǎng)格流形(TMTD)上。經(jīng)典的FMM是在矩形網(wǎng)格上進(jìn)行的，每次被更新的網(wǎng)格點(diǎn)都包含在—個(gè)直角三角形中。在三角網(wǎng)格流形的情形中，主要針對(duì)銳角三角形進(jìn)行處理，如果要更新的網(wǎng)格點(diǎn)包含在一個(gè)鈍角三角形中，文獻(xiàn)提出了一個(gè)通過展開鄰近三角片的方法來分裂鈍角三角形。本文求解測地距離的方法基于文獻(xiàn)。
1．3 測地模型
在前期處理階段，我們需要提取三維人臉骨骼模型的面部區(qū)域。關(guān)鍵在于首先要在人臉骨骼上定位一個(gè)位置固定的源點(diǎn)，本文使用上一小節(jié)定位出的鼻尖點(diǎn)作為源點(diǎn)。其次需要找到在源點(diǎn)周圍的一個(gè)等距(在測地距離意義下)區(qū)域。測地模型為該區(qū)域的內(nèi)部，原始三維人臉骨骼模型中在該區(qū)域外面的點(diǎn)都被移除。這能保證我們?cè)趲缀芜B續(xù)的意義下切割得到人臉骨骼的面部區(qū)域，同時(shí)由于采用測地距離度量，因此切割得到的人臉骨骼面部區(qū)域不受表情的影響。
測地模型是通過計(jì)算環(huán)繞三維人臉鼻尖點(diǎn)的一個(gè)區(qū)域而得到的，如圖3所示。測地模型的半徑是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是多次試驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)，半徑在80～110mm范圍內(nèi)波動(dòng)，本文使用100毫米。我們使用Fast Marching Method來計(jì)算測地距離，切割之后得到的測地模型包含大約4 000～5 000個(gè)頂點(diǎn)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/187556.htm
評(píng)論