用于面部虚拟整形的三维人脸重建系统设计

为解决面部整形手术成功率低的问题,设计了用于面部虚拟整形的三维面部重建系统。该系统首先利用高精度深度相机采集人脸多角度深度图像,将每幅深度图像分别转换为对应点云模型并进行去噪预处理。接着,将正面点云和侧面点云进行粗匹配实现点云拼接,并提出一种改进的精配准算法进行精配准,得到目标人脸三维点云模型。对点云模型网格化处理后,提出一种基于半边结构的细分算法来提高重建模形精度,最后完成贴图即可构建人脸模型。为了验证所设计系统的重建精度,设计了对比实验。结果表明:系统重构人脸与其他重建系统相比,提高了人脸精度,且与真实人脸间差距小于2 mm,可以将其应用于面部虚拟整形,从而对专业医师提供术前指导,提高手术成功率。     

基于激光点云数据的三维建模技术研究

利用激光扫描仪获取的点云数据构建实体三维几何模型时,针对不同的应用对象、不同点云数据的特性,激光扫描点云数据建模的过程和方法也不尽相同。概括地讲,整个点云数据建模过程包括数据预处理和模型重建。数据预处理为模型重建提供可靠精确的点云数据,降低模型重建的复杂度,提高模型重构的精确度和速度。该文提出的方法能够很好的为快速三维建模进行服务,尤其是比较关注街道两侧信息的三维获取,这将大大减少人工三维数据获取及其建模的工作量,将有很好的应用前景。     

车载三维激光用于城市建模技术研究

利用激光扫描仪获取的点云数据构建实体三维几何模型时,针对不同的应用对象、不同点云数据的特性,激光扫描点云数据建模的过程和方法也不尽相同。概括地讲,整个点云数据建模过程包括数据预处理和模型重建。数据预处理为模型重建提供可靠精确的点云数据,降低模型重建的复杂度,提高模型重构的精确度和速度。该文提出的方法能够很好的为快速三维建模进行服务,尤其是比较关注街道两侧信息的三维获取,这将大大减少人工三维数据获取及其建模的工作量,将有很好的应用前景。     

数字近景摄影测量在面部软组织测量中的应用

为利用近景摄影测量进行面部软组织三维测量和重建,首先建立了一个小型室内三维控制场,解算出数字相机的内外方位元素,同时选择了多值二次曲面进行了相机的像差校正,以提高像点坐标的量算精度。以直接线性变换为基础开发了数字近景摄影测量系统,使人体颅面软组织的三维测量精度高,方法简便实用,成本低。采用带约束条件的Delaunay三角网算法生成DEM数据,利用OpenGL和VC混合编程读取DEM数据,生成面部软组织的三维模型,实现三维模型的重建。重建的面部具有很强的直观性和真实性,为口腔正畸学提供面部软组织的诊断和研究提供了有效的方法。     

数字近景摄影测量在面部软组织测量中的应用

为利用近景摄影测量进行面部软组织三维测量和重建，首先建立了一个小型室内三维控制场，解算出数字相机的内外方位元素，同时选择了多值二次曲面进行了相机的像差校正，以提高像点坐标的量算精度。以直接线性变换为基础开发了数字近景摄影测量系统，使人体颅面软组织的三维测量精度高，方法简便实用，成本低。采用带约束条件的Delaunay三角网算法生成DEM数据，利用OpenGL和VC混合编程读取DEM数据，生成面部软组织的三维模型，实现三维模型的重建。重建的面部具有很强的直观性和真实性，为口腔正畸学提供面部软组织的诊断和研究提供了有效的方法。     

采空区点云数据的小波平滑方法

利用3D空区探测系统(CMS)采集矿山采空区点云数据为线扫描方式,在三维重建之前对点云数据进行平滑处理是一个必要的环节.提出了一种基于小波变换的采空区点云数据平滑方法,该方法主要分为三维扫描线的降维处理和信号平滑滤波2个步骤.对采空区的三维激光扫描线,用弧长为参数进行参数方程分解,将三维空间扫描线分解到3个方向上,利用一维信号处理方法分别进行小波平滑处理,再将平滑处理后的数据重建扫描线.通过在MATLAB环境下对某采空区的一条扫描线进行了仿真实验,证明了该方法有效的解决了采空区三维激光扫描线的不光滑问题.     

基于激光扫描技术的三维模型重建

随着科技的不断发展,三维激光扫描技术以其独有的优势在文物数字化保护、工业测量、城乡规划、自然灾害调查等领域得到了广泛的应用。本文通过分析三维激光扫描系统获取的点云数据,并对原始测量的点云数据进行处理,得到正确的建筑物的表面信息,然后再通过构建三角网建立三维表面模型,通过进行纹理映射实现建筑物三维可视化模型重建。     

面部软组织三维有限元模型的建立

正建立正常人面部软组织三维有限元模型,作为进一步研究的基础,1.通过螺旋CT扫描获得头面部图像数据;2.图像数据导入图像处理软件Mimics10.0进行图像处理,阈值分割,布尔运算得到面部软组织三维几何模型;3.结合面部解剖特征,手动提取1.5mm厚度的皮肤组织,利用灰度及形态学操作提取肌肉组织,分别赋予材料属性,建立了适合生物力学分析的面部软组织有限元模型。结果:本实验应用有限元技术,在计算机上建立了一个能够反映软组织生物力学性能,包含皮肤、肌肉、脂肪的多层有限元模型;结论:本研究为面部软组织有限元模型的建立提供了切实可靠的方法,为进一步分析颌面外科手术术后面部软组织的形变提供了有力的基础。     

一种结合了栅格化和特征判断的点云压缩方法

为解决三维激光扫描技术获取的点云数据数量庞大,致使后续数据处理效率降低的问题,采用算法研究和编程试验的方法,栅格划分点云数据,研究空间栅格的拓扑数学模型和栅格中点云特征判断机制,提出一种新的压缩方法并编程实现,试验分析了该方法的压缩效果.研究结果表明:该方法在实现高效压缩的同时能够保留大量的特征信息,为后续的三维模型重建奠定基础.     

一种结合了栅格化和特征判断的点云压缩方法

为解决三维激光扫描技术获取的点云数据数量庞大,致使后续数据处理效率降低的问题,采用算法研究和编程试验的方法,栅格划分点云数据,研究空间栅格的拓扑数学模型和栅格中点云特征判断机制,提出一种新的压缩方法并编程实现,试验分析了该方法的压缩效果.研究结果表明:该方法在实现高效压缩的同时能够保留大量的特征信息,为后续的三维模型重建奠定基础.     

基于面部表情GEM和稀疏立方矩阵的三维人脸识别方法

针对姿态和表情变化对3D人脸识别影响较大的问题,提出一种基于面部表情通用弹性模型(generic elastic models,GEM)和稀疏立方矩阵的3D人脸识别方法.利用面部表情通用弹性模型构造3D人脸数据库,3D重建模型为所有人脸姿态创建稀疏立方矩阵(sparse cubic matrix,SCM),并利用自动头部姿态估计法获得人脸图像中三元组角度的初始估计值;为每个子集估计的三元组角度选择SCM的阵列;通过稀疏表示从SCM中选择阵列与探针图像.在FERET,CMU PIE和LFW数据库上的实验验证了提出方法的有效性.与几种优秀3D人脸识别方法相比,提出的方法识别率更高,当姿态变化角度较大时尤为明显.此外,对于480×640图像,LFW数据库上,预处理、人脸检测和分类的总平均处理时间仅为89.4 ms.     

特定人的三维人脸模型生成与应用

计算机三维人脸对象的应用范围包括虚拟现实，辅助教学，远程会议，人机交互，游戏娱乐，电影制作等诸多方面，提出利用区域差值法的算法实现基于两幅人脸图像生成具有特定人特征的三维人脸模型，并在生成特定人三维人脸模型的基础上实现了基于MPEG－4的特定人的人脸动画功能，实验取得了良好的效果。     

基于逆向工程的呼吸面罩设计

提出了利用逆向工程技术进行呼吸面罩个性化设计的方法.利用逆向工程方法获得了三维面部模型,基于人体面部的逆向造型提取出面部的特征点与特征曲线,并就典型的特征曲线进行曲面设计,完成呼吸面罩的造型设计.利用Surfacer与Pro/Engineer软件实现了特定人脸呼吸面罩的造型设计.     

一种改进的人脸特征点定位方法

人脸特征点自动定位方法在人脸识别、三维人脸模型重建等方面都有重要作用.三维人脸模型重建对下巴特征点精度要求很高.采用一种结合遗传算法和活动外表模型(AAM)的人脸特征点定位方法(GA-AAM),对AAM算法在下巴轮廓提取中的不能精确收敛问题作了改进.对于用实时AAM算法做特征点粗定位得到的结果,在AAM的代价函数中引入代表特征点处的边缘信息,进一步采用遗传算法作优化.实验结果表明该方法对下巴特征点的精确收敛十分有效.     

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.     

基于照片的人脸三维建模

研究由一张正面照片和一张侧面照片合成头部三维模型的自动方法。从照片中提取面部特征点后,修改基本模型生成特定人的面部三维模型。从两张照片可以合成任意角度视图,纹理映射后可以获得较好的三维效果。     

基于认知机理的三维人脸建模及应用研究

人类天生具备从单张平面照片进行三维信息恢复的能力,模拟人类的这一认知过程,研究基于单张平面图像的人脸三维建模技术,是当前认知计算中的一个重要问题。以统计学为工具,在建立人脸统计模型的基础上提出一个两步人脸形状建模方案,利用人脸结构先验知识对建模过程进行约束,能够生成真实感强的三维人脸模型。将三维人脸模型应用到光照和姿态估计问题上,取得了较好的效果。     

基于认知机理的三维人脸建模及应用研究

人类天生具备从单张平面照片进行三维信息恢复的能力,模拟人类的这一认知过程,研究基于单张平面图像的人脸三维建模技术,是当前认知计算中的一个重要问题.以统计学为工具,在建立人脸统计模型的基础上提出一个两步人脸形状建模方案,利用人脸结构先验知识对建模过程进行约束,能够生成真实感强的三维人脸模型.将三维人脸模型应用到光照和姿态估计问题上,取得了较好的效果.     

基于单幅图像的人脸三维建模研究

由于人脸三维模型在三维动画、计算机游戏、视频会议、医学手术以及生物教学等许多领域都有着广泛的应用价值,使得越来越多的研究人员开始思考获取人脸三维模型的有效途径。文中先采用AdaBoost算法进行人脸检测,判断输入图像中是否含有人脸;接着,采用ASM模型对合有人脸的图像进行特征点提取;最后依据从图像中提取的特征点等信息对初始模型进行调整,实现了一种基于单幅图像的建模方法。