真实感人体头部建模方法研究

在虚拟环境中，对人体头部变形曲面提取特征并参数化，建立基于弹簧质点系统的标准几何模型；借助重叠图像拼接技术形成纹理图像；根据纹理图像调整几何模型特征参数，配准图形和图像形成特定的变形几何模型，再把拼接图像纹理映射到变形几何模型上，得到一种真实感人体头部模型。     

基于偏微分方程的图像修复方法研究

针对全变分（TV）模型在各参考点具有相同权值的情况，以待修复区域像素点的梯度值为信息构造出一个扩散函数，利用此扩散函数控制各参考点的权值；结合非线性扩散思想，提出一个针对时间参数的自适应迭代函数。扩散函数与自适应迭代函数共同作用，进行图像修复。实验结果表明，本文提出的新方法修复效果好且用时少。     

基于加权局部梯度直方图的头部三维姿态估计

在实时估计人的头部三维姿态时,基于局部梯度方向直方图的面部特征表示方法容易受到背景和环境的影响,其检测精度无法满足实际需求。为了减少图像或视频序列中背景和环境的影响,提出了一种新的对面部特征进行描述的方法,即基于肤色权值和高斯权值加权的局部梯度方向直方图特征表示方法。在具体计算时,首先进行人脸检测并将人脸区域缩放到统一大小,然后计算人脸区域每个像素点对应的梯度方向,接着计算肤色权值并利用肤色权值和高斯权值对梯度方向进行加权得到加权局部梯度方向直方图,从而强化面部特征在直方图中的比重,有效减小背景对头部三维姿态估计的影响,最后利用非线性支持向量回归机求解加权局部梯度方向直方图与头部三维姿态之间的关系。实验结果表明:该特征表示方法具有更高的检测精度。     

二维人脸的三维真实感重建

章为解决特定人脸的三维真实感模拟提供了一个简单而行之有效的算法．首先，给出特定人脸的二维多方向照片及三维人脸中性模型，通过中性模型到特定人胜模型的变换产生特定三维人脸模型；然后，对特定三维人脸模型网格体做消隐、投影、纹理映射后合成具有高度真实感的三维特定人脸．如果提供具有特定表情的三维人脸中性网格体和多方向表情照片，该方法同样适用．     

基于正交图像的头部三维模型构建

为快速构建人体头部的三维模型,提出了一种使用头部正面和侧面两张正交图像进行重建的方法.首先,利用Candide-3模型生成标准头部模型;然后,利用改进的主动形状模型(ASM)自动获取正面图像中68个特征点和侧面图像中35个特征点,并将获取的特征点与标准头部模型中的顶点进行匹配,利用匹配特征点对标准模型进行全局变形和局部变形,从而获得个性化模型;最后,对侧面头像进行仿射变换,使之与正面图像配准,并通过柱面投影和加权融合获得人脸全景纹理图,将其映射到个性化模型上以获得逼真的头部模型.实验结果表明:与传统ASM算法相比,利用改进ASM算法获得的特征点定位准确度提高了13.1%;所提方法仅需约1.2 s便可重建出具有真实感的头部三维模型,并能提供较大范围的可视角度和较丰富的深度信息.     

群体运动行为的建模与仿真实现

针对某生物群体,抽象为在三维环境下去描述并实现Reynolds模型的3条规则。实现过程中以平衡距离为参考点,依据局部感知范围内个体间的吸引和排斥作用的数学方程式对群体运动行为进行建模,该模型确定了每一个体的运动方向向量,从而求解出每一个体下一时刻的位置。利用Matlab编程对群体运动行为进行仿真实现,仿真结果表明此模型能够较好地反映生物群体运动行为的实际情况。     

特定二维人脸的三维真实感重建

文章为解决特定人脸的三维真实感重建提供了一个简单而且行之有效的方法．首先，给出特定人脸的二维正面和侧面照片，及三维中性人脸模型，通过中性模型到特定人脸模型的变换产生特定三维人脸模型，然后对特定三维人脸模型进行纹理映射产生具有真实感的三维特定人脸．     

融合Gabor特征的SFM算法三维人脸建模

采用运动恢复结构(structure from motion,SFM)算法进行三维人脸建模一直以来受到研究者的关注,但其对错误的匹配点比较敏感,因此,文章提出了一种融合Gabor特征的SFM算法三维人脸建模方法。该方法利用Gabor滤波器提取纹理特征,判别轮廓特征点匹配的准确性;针对图像数增多,传统因子分解法不易修正旋转矩阵的问题,利用旋转矩阵的性质求得修正矩阵,避开方程组的求解;提出引入迭代最近点算法将稀疏三维特征点与三维模型进行配准,缩小空间距离,并结合薄板样条函数插值生成特定的三维人脸模型,为增强真实感,进行纹理映射。实验结果表明,该方法有效提高了匹配点的准确性,能够重建出具有较强真实感的三维人脸。     

基于SVM的驾驶员面部朝向检测

驾驶员精神状态监测对于交通事故控制具有重要作用．基于支持向量机(SVM)建立信息融合的面部朝向检测模型,在驾驶员面部图像视觉特征(眼睛、嘴部及面部轮廓)检测基础上,通过分析头部运动过程中各特征的空间位置变化规律,利用SVM对驾驶员面部朝向进行多信息融合估计．结果表明,特征检测方法可实现面部各视觉特征的可靠检测,分析得出的各特征运动变化规律可用于对面部朝向的有效估计,从而为驾驶员驾车精神状态监测提供技术支持．     

基于中性模型与真人照片的三维人脸建模

三维人脸建模一直以来都是三维建模中的热门研究课题。利用中性人脸模型CANDIDE-3和正、侧面照片,结合人脸特征点识别技术,提取照片特征点,对正交照片二维特征点进行整合补充获得一组三维人脸特征点信息,通过该组特征点校正并匹配中性模型获得特定人脸模型,再提取照片中人物面部纹理获得具有真实感的特定人脸三维模型。经验证,该方法能以较低的开销获得精确度较高的特定人脸模型。     

基于扫描数据建立人体动态模型

提出一种由三维人体扫描数据建立人体动态模型的新方法.该模型由骨架运动学模型和简化的三角网格表面模型构成,分别用于产生人体各种姿态以及表达相应的体表形状.通过操纵骨架运动,可实现实时与逼真的人体姿态仿真.实例分析表明,该方法克服了目前从扫描数据通常仅用于构造静态人体模型或无法实现实时姿态仿真的缺陷,在人机工程设计及虚拟现实领域有较大应用价值.     

正弦均匀磁场激励磁感应成像正问题的棱单元法

针对正弦均匀磁场激励磁感应成像（magnetic induction tomography, MIT）正问题,进行了棱边有限元法和可视化成像的研究。建立了以电场强度为待求场矢量的正问题定解方程,重点介绍了计算定解方程的棱边有限元方法,并在MATLAB中建立了棱边有限元方程的计算流程。为实现MIT对颅内出血的可视化成像,首先根据人体头部核磁共振图像数据生成了真实大脑有限元剖分模型,在此基础上用MATLAB得到了MIT对颅内出血的三维可视化成像结果。研究结果证明了以电场强度为待求量的正弦均匀磁场激励MIT正问题定解方程和棱边有限元计算方法的正确性。基于真实大脑模型的三维可视化成像结果为MIT在颅内出血成像的应用研究奠定了基础。     

基于多视角照片的人脸建模和动画

实现了一个交互式人脸建模和动画的工具，用户可从多幅不同视角的照片构造出头部的三维模型，并在此模型的基础上实现了一些人脸表情。并详尽地介绍了线性弹性模型和肌肉模型的理论和构造以及纹理贴图等技术。     

基于Kriging插值的3D地形可视化

利用数学模型,可以构造逼真的3D地形,有助于研究地质的内部结构、了解其地质特征,辅助做出正确决策。文章对普通Kriging方法进行了详细介绍,在空间数据场满足给定的统计分布特征的前提下进行插值.,然后采用球状模型辅助函数成功地实现了对3D地形的模拟。     

基于分块变化检测的人体肢体运动跟踪

人体运动跟踪是基于视频的人体运动分析的关键技术之一.提出了一种新的人体肢体运动的跟踪方法,通过基于分块的帧间变化检测和二维人体块模型检测出人体运动区域,利用背景统计的技术从累积的帧差信息中构建出完整的背景区域,进而从运动区域中提取出头部和四肢的区域,通过区域形状分析确定各肢体区域的位置信息,从而判断出关节点的位置.实验证明,该方法可以对人体肢体的大幅度运动进行跟踪.     

一种个性化人脸游戏引擎设计

个性化人脸在游戏人物造型技术中的地位变得越来越重要.设计一种基于照片的个性化人脸游戏引擎.在定义一种面向游戏且能有效支持个性化变形和实时显示的三维中性人脸模型数据结构基础上,使用径向基函数插值方法变形中性人脸模型到特定人脸模型.同时给出了一种基于特征约束的连续多分辨率快速纹理映射方法.实验表明,使用引擎绘制的个性化人脸,满足游戏中人物造型所必须平衡的精确性和效率两方面的要求.     

一种基于实景三维模型的定位方法

实景三维模型的建立是数字地球技术的一个重要组成部分,它包含了多种多样的地理信息,可以细致地还原出城市的形态面貌。将定位技术与数字地球的概念相融合,提出了一种基于实景三维模型的定位方法,通过将待定位点的影像与多源传感器生成的实景三维模型中的影像信息进行比对来达到定位的目的,由于实景三维模型数据量庞大,在此基础上先进行粗定位,确定用户所在的大概位置,最终将影像比对的搜索范围控制在100 m以内。