基于人臉識(shí)別的三維骨骼模型構(gòu)造
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時(shí)間：2011-04-13
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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1．2 測(cè)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(zhǎng))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(shuō)，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(wú)關(guān)的。從而，為了得到人臉的一個(gè)表情無(wú)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(cè)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(chēng)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(kāi)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(guò)展開(kāi)鄰近三角片的方法來(lái)分裂鈍角三角形。本文求解測(cè)地距離的方法基于文獻(xiàn)。
1．3 測(cè)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?chē)囊粋€(gè)等距(在測(cè)地距離意義下)區(qū)域。測(cè)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(cè)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(cè)地模型是通過(guò)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(cè)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(lái)計(jì)算測(cè)地距離，切割之后得到的測(cè)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
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