基于几何图像滤波的3D人脸识别算法

针对表情变化下的三维人脸识别问题,提出了一种基于几何图像滤波的特征提取方法,并根据样本图像滤波后的特征分布函数给出最优卷积滤波器的设计过程.首先,利用网格平面参数化方法,将人脸网格映射到边界为正四边形的平面区域内,经过线性插值采样得到具有三维形状的二维几何图像;然后,将整体几何图像切割成局部分块图像的集合,在每组局部分块图像构成的训练样本库中利用差分进化算法对滤波器进行优化设计;最后,利用训练得到的最优滤波器提取对应分块图像的局部特征并计算相似度,将相似度得分融合,即可得到最终识别结果.利用FRGC v2人脸数据库进行实验验证,结果表明,使用几何图像滤波能显著提高算法的精度和鲁棒性.

真实感3D人脸快速建模研究

现有的三维人脸建模方法存在三点不足:建模条件苛刻、建模精度不高和建模时间长。针对以上不足,提出明暗恢复形状(SFS)和局部形变模型融合的3D人脸建模方法。该方法利用SFS快速恢复3D人脸粗糙数据,得到3D轮廓脸;然后分别对人脸不同局部应用形变模型恢复其局部3D精确数据,并使用其对轮廓脸进行内插平滑处理重建出高精度3D人脸模型。实验结果表明:该方法能够获得较好的建模精度,在短时间内可以通过单幅真实图像重建出个性化的三维人脸模型。

利用主动外观模型进行3D人脸的快速自动建模

针对传统方法存在的通用性不强、实时性较差和与视频传输系统不兼容等缺点,提出一种面向单幅任意姿态图像的3D人脸建模技术.首先将基于初始位置校正和模型实例选择的主动外观模型改进方法应用到人脸特征点的提取过程中;然后结合人脸结构特征和空间仿射变换调节CANDIDE-3线框模型,实现对应人脸的全局位置恢复和形状匹配.在此基础上,根据感兴趣区域的对称性对局部坐标进行微调,并构建真实感纹理.实验结果表明,该技术不受图像拍摄焦距等因素影响,单幅图像平均建模时间约为300ms.

3D人脸识别研究探索

2D人脸识别技术虽已成熟,但由于单一的2D图像不能提供识别所需的完整信息,故其识别精度很难进一步提高。在人脸识别过程中,特征提取是影响识别效果的一个重要环节,在分析了传统的主成分分析法和由此改进的2D PCA方法的基础上,提出了3D人脸识别方法。该方法将人脸图像分为几个部分分别进行特征提取,同时充分考虑每个部分所包含的特征信息量的多少,并在分类时赋予它们不同的权值。因此,将人脸用立体图像来表示并进行识别是目前提高人脸识别精度的前沿课题。

骨性Ⅱ类面型与正常面型的颅面形态三维测量分析

目的探讨骨性Ⅱ类面型与正常面型的颅面形态三维测量数据差异。方法选取2019年10月-2021年4月我院口腔正畸科收治的30例骨性Ⅱ类面型患者,设为研究组;另选取同期体检的20例正常面型志愿者作为对照组。对2组对象进行面部激光表面三维扫描,计算并比较2组颅面形态的面部比例指数。结果颅面形态三维测量显示,研究组前额-面宽指数、鼻根-眶间宽指数、鼻-下面高指数、上面-全面高指数和上唇-下颌高指数均大于对照组(P<0.05),下颌宽-面宽指数、前额-颅底基底宽指数、面宽-颅底基底宽指数、口宽-上唇弧长指数、下唇-上唇弧长指数、下面-全面高指数、下唇-上唇高指数、下颌-下面高指数显著小于对照组(P<0.05)。结论骨性Ⅱ类面型的颅面形态三维测量值与正常面型存在明显区别,主要表现为下颌发育不足、面型较凸、鼻根较宽、上唇较高、下唇较上唇弧长短等方面,临床正畸矫治时需引起重视。

三维到二维:人脸本征形状描述图

基于三维数据的人脸识别克服了二维图像数据受光照和姿态影响较大的问题,但其较高的数据维数约束了它的实际应用。本文针对三维人脸数据的简化描述,提出了将三维人脸映射至二维表示的本征形状描述图方法。该方法首先基于约束离散保形映射将三维人脸数据微分同构映射到一个局部几何特征保持的二维区域。然后基于人脸曲面几何结构特性和表观特性,构建二维本征形状描述图,用于简化对三维人脸数据的描述,并进行识别验证。基于国际公共人脸数据库FRGC2.0和GavabDB的三维人脸识别实验显示,本征形状描述图法在姿态变化大于60°时的识别率达到90.6%,比现有方法高5.9%,单次匹配时间为7.89s。该方法将三维人脸识别问题转换为了二维平面图像的识别问题,有效降低了数据描述的复杂度。得到的结果展示了该方法计算效率高,且对姿态变化有良好的健壮性。

一种基于反射特性的人脸三维重建方法

不同姿势下的人脸识别研究中的一种重要思路就是在三维空间解决姿势变化问题,如何由二维人脸图像得到三维人脸形状是其中的一项关键技术。本文提出了一种由两幅正面人脸图像估计人脸表面反射特性,重建三维形状的算法。首先根据人脸的对称特性,由两幅给定光照的正面人脸图像,估计得到个性化人脸特征:反射特性(反射系数与法向量的乘积),并提出消除鼻梁阴影的改进算法;然后由反射特性重建三维人脸形状,最后根据估计得到的反射特性和三维形状合成不同姿势下的人脸图像,实验结果表明,本文提出算法合成的人脸图像更自然一些,而且合成图像不受训练集图像的影响。本方法计算简单,并且不需要任何三维人脸数据作为先验知识。

基于曲率和纹理信息的三维人脸特征提取

针对目前三维人脸特征提取方法对表情很敏感的缺陷,通过借鉴曲面曲率生动描述人脸形状的特点和人脸特征区域纹理不受表情影响的特点,提出了一种基于曲率和纹理信息的三维人脸特征提取方法。实验分析说明该方法有效利用了三维人脸的深度信息和人脸纹理对表情和姿态不敏感,具有较好的准确性和鲁棒性。

基于形变模型的三维人脸快速重建改进算法

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(Active Shape Model)增强算法,自动地对特定二维人脸特征区域进行准确定位,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。

从多张非标定图像重建三维人脸

为了在人脸动画中方便地重建真实感强的三维人脸模型,提出一种从多角度、非标定图像重建三维人脸的方法.首先利用一种基于规则网格变形的模型归一化方法建立人脸形变模型;然后分别在5幅人脸图像上手动标注不超过14个关键点,通过拟合图像上的关键点重建个性化的人脸几何形状;最后从每个角度渲染出一幅形状无关纹理,并将5幅形状无关纹理融合成一幅平滑的纹理图像.重建结果显示,该方法能在较少的手动交互的情况下重建出具有真实感的个性化人脸模型.

基于改进ASM的三维人脸自动对齐算法

针对传统三维人脸对齐算法需要大量人工操作和数据冗余的不足,提出一种基于改进主动形状模型的三维人脸自动对齐算法。该算法对二维人脸进行快速自动特征定位,根据三维人脸柱面展开的二维纹理图进行自动特征定位并分片。采用基于平面模板的重采样算法,自动实现三维人脸顶点稠密对齐。实验结果表明,该算法在提高运算速率的同时,得到的归一化结果与原始数据仍能保持99%形状相似度。

红外结构光人脸三维面形测量

文中提出一种基于红外结构光的人脸三维面形测量方法,通过投影红外条纹在人脸表面,采用傅立叶变换轮廓术方法获取人脸三维信息,并给出了方法的原理、系统结构及实验结果。这种方法对检测对象不具有侵犯性,也满足特定环境隐蔽测量的要求,在三维人脸识别领域具有明显的应用前景。

曲率及几何约束的三维人脸标志点定位

本文提出一种基于Shape Index特征和几何约束的三维人脸标志点定位方法。首先通过曲面拟合计算模型的连续Shape Index特征,对Shape Index特征进行阈值分割和区域标记,然后由统计方法建立的标志点几何约束模型进行区域筛选,最终得到标志区域及标志点。实验结果表明本文所提方法的平均定位准确度高于90%,具有较高的姿态鲁棒性。

面向影视动画的真实感三维人脸快速建模算法

针对影视动画领域,利用LS_5000型三维激光扫描仪,提出了一套真实感三维人脸快速建模算法。只需输入真实演员人脸的三维扫描点云和未定标的照片,以及极少的人工交互,即可生成虚拟演员真实感的三维人脸模型(包括几何模型、纹理模型和面向动画的可变模型)。实验结果表明,算法输出的模型简洁规范,可直接应用于实际的影视动画制作,提高了人脸模型建模效率。

基于单张人脸图像三维形状模型重建

在人脸图像识别优化的研究中,针对由单张人脸图像重建三维模型时对人脸图像姿态存在要求的问题,为了提高识别精度,提出基于单张人脸图像姿态预估计和主成分分析(PCA)的形状模型重建算法。首先由三维姿态估计方法得到人脸姿态,并建立人脸形状模型样本库,然后通过选取的特征点,利用主成分分析进行三维人脸形状模型的重构,最后利用径向基函数(RBF)变换和特征点坐标精确调整三维人脸形状模型,并进行仿真。仿真结果表明,重构的三维人脸形状模型效果良好,提高了精度,对有旋转姿态的人脸图像和特征点定位误差也有很好的鲁棒性。

从视频中恢复三维人脸的实时方法

三维人脸恢复是视觉交互的一个难点问题,提出了一种从视频中实时恢复三维人脸的新方法.该方法利用主动形状模型进行人脸特征点提取和跟踪,确保了三维形状恢复和特征跟踪的有效性和一致性;采用非刚体形状和运动估计方法构建三维形变基,有效地适应人脸形状变化的多样性;采用非线性优化算法估算人脸姿态和三维形变基参数,实现了三维人脸形状和姿态的实时恢复.实验结果表明,该方法不仅能从视频中实时恢复三维人脸模型,而且可有效跟踪人脸各种姿态的变化.

面部三维形状的光波调制图象测量方法

提出一种图象光波调制三维形状全场数据的测量方法，该方法尤其适用于人面部这类光滑曲面的无接触测量场合，并且在精度、速度、智能化方面具有很强的适应性，结合图象处理技术，可构成自动化较高的实用测量系统．文中对方法的原理及系统的构造进行了论述。

基于三维变换形状搜索的ASM人脸特征点定位

通过三维变换的特征点搜索方法对二维人脸图像进行形状搜索,形状搜索以人脸的标准三维模型为基础,将二维坐标三维化;通过三维变换、投影等过程迭代搜索逼近目标形状,最后得到三维变换的10个姿态参数。测试结果表明:在对非活动形状模型(ASM)训练集中的多姿态人脸进行形状搜索时,三维变换方法具有更好的逼近效果。较好地模拟了人脸姿态的实际变化,有效地解决了ASM人脸偏转的非线性问题。

一种新的基于非朗伯PSFS法的人脸形貌重构系统

为满足人脸3D形貌精确重构的需求,设计一种新的基于非朗伯PSFS法的人脸形貌重构系统。使用Oren-Nayar模型对人脸表面的反射属性进行描述,通过相机获取位于镜头入瞳中心处光源照射下的单幅人脸表面灰度图像,在透视投影下建立灰度图像对应的辐照度方程,将辐照度方程转换为Hamilton-Jacobi类偏微分方程,通过建立数值算法进行求解,重构出人脸的3D形貌并进行验证。实验结果表明,该系统可以获得较高的精度。

下保护层开采高位钻孔瓦斯抽采规律的三维数值分析及应用

为了事先确定下保护层开采时不同钻孔层位的抽放效果,构建了包含3种不同高低位置钻孔的三维采场模型。利用FLUENT软件求解渗流扩散方程得到了"Y"型通风工作面采空区瓦斯的空间分布情况,并对不同位置钻孔抽放效果进行比较。结果表明:两个进风巷附近瓦斯浓度最低,沿走向瓦斯浓度向采空区深部逐渐升高,瓦斯整体有上浮趋势,在据工作面后沿空留巷侧上部积聚大量高浓度瓦斯。高位穿层钻孔周围瓦斯浓度降低明显,抽放浓度和影响范围优于低位钻孔。经立体抽采后,留巷处附近瓦斯富集区范围缩小,瓦斯重新分布效应明显。研究结论同现场监测记录保持一致,具有类似近距离下保护层开采工作面,应考虑以高位钻孔为主的抽放布局。