基于二维与三维表面映射的三维面部模型拟合

针对现有的面部模型拟合方法需要人工标记三维模型显著点,而且存在二维与三维非刚性对齐中轮廓在参数变化下消失的问题,提出一种基于二维与三维表面映射的三维面部模型拟合的方法;首先初始化参数计算人脸平均模型,然后利用Snake方法进行二维标志点和三维显著点的对齐,再更新迭代标志点和脸颊边缘,优化混合目标函数来更新形状和姿态参数,最后得到最终参数来拟合三维面部模型。结果表明,该方法可应用于单张人脸图片拟合三维人脸模型,实现三维显著点和图像中的二维标志点的自动化对齐。     

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。     

基于三维卷积神经网络的肝脏静脉血管的分割

针对传统的血管分割算法需人工参与且分割效果不佳,神经网络的方法存在设计特征量的数量有限等诸多问题,提出了一种基于三维卷积神经网络的血管分割的算法,可以利用多层卷积神经网络获取三维图像的特征,与传统的二维分割有很大的不同。通过正负样本训练后得到的模型,可以对CT图像分割后的三维子块V_i中心位置的像素点进行分类实现血管的自动分割。使用正负样本各14 976个来进行训练和测试所提出的三维卷积神经网络算法,最终,三维卷积神经算法的准确率能够达到86.11%,Dice相似系数为92.43%,召回率为99.76%。实验结果表明了基于三维卷积神经网络的血管分割算法的有效性,可以获得比二维输入数据更好的实验结果。     

基于Kinect 2的三维人脸个性化建模

提出一种基于五官形状特征点以及人脸肌肉函数的优化Kinect 2 个性人脸网格的算法,然后通过自适应uv贴图,使结果更符合个性人脸特征.首先,通过提取彩色图的特征点位置获取个性人脸的x,y 空间的特征信息,基本的五官形状特征点为83 个,通过相似三角关系在鼻梁和鼻翼处添加了6 个特征点以丰富五官形状特征信息.肌肉形状特征约束方面,综合肌肉形状约束量有43 个.其次,通过Kinect 2 人脸个性化建模得到中间模型,同时也获得了五官形状和肌肉形状特征的深度先验信息.接着使用基于拉普拉斯算子的微分网格变形算法对Kinect2 的中间模型进行五官优化及肌肉形状约束,通过对比ASM、正则化均值漂移和face + + 算法检测的人脸特征点来选择更精确的五官位置.最后,为了让人脸更具有真实感,还通过平面微分网格形变实现了uv 自动贴图,提升了maya中手动调整uv 坐标的准确性和效率.同时,使用次表面散射光照模型来使人脸皮肤的真实感加强.实验表明,本文所采用的三维人脸模型的个性化变形方法能使Kinect2 模型更好地符合个性人脸特征,这将为后期的表情生成和动画制作奠定良好的基础.     

基于自动提取特征点的三维人脸表情识别

为实现完全自动的人脸表情识别,提出一种基于自动提取三维及二维特征点的三维人脸表情识别算法.该算法采用在三维点云、深度图像以及三维点云对应的二维特征图像上分别自动获得特定特征点,并将非点云上获得的特征点映射回三维点云以获得全部需用特征点的方法.基于这些自动获取的特征点得到三维欧氏距离组成25维特征向量以待分类.通过运用支持向量机作为分类器,取得了平均87.1%的6种基本表情的分类结果,其中惊讶、开心表情的分类结果分别达到了92.3%和91.7%.      

模型基编码中的鼻子形状自动提取

介绍了一种简单而有效的模型基编码鼻子轮廓提取算法.该算法利用皮肤颜色图像分割、特征保留图像二值化、特征脸校验、脸部特征滤波和k-均值分类器定位复杂场景中的人脸及脸部各特征区域,提出了以圆形和非对称双抛物线建立的鼻子形状形变模板以及相应的能量函数,寻找的Powell能量最小化算法的初始参数加速了模板匹配过程,给模型基编码的人脸线框模型自动调整提供了准确的鼻子形状参数.实验表明,所提出的算法对不同人脸姿势的鼻子形状估计表现出良好的结果.     

三维模型特征笔画的风格化绘制

提出一个基于特征笔画的三维模型风格化绘制方法,能够在风格化绘制的同时,很好地描述三维模型的表面特征。首先定义了基于顶点径向曲率的分割标准函数和能量函数,采用能量最小化的Graph Cuts算法将三维模型表面的特征顶点和非特征顶点进行分割,连接特征顶点构成三维模型的特征笔画。在获取特征笔画后,采用纹理映射的方法生成风格化绘制效果。还提出两种纹理坐标的计算策略,可分别用于生成不同的风格化绘制结果。相比已有的方法,本方法能很好的表现模型的特征,且生成的笔画风格易于控制。     

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。     

一种交互式脸部网格模型调整算法

脸部网格模型的建立是基于模型人脸合成技术中的关键步骤.提出一个半交互式正面人脸模型的调整算法,首先利用区域增长法和模板匹配自动确定图像中人脸及各特征区域的大致位置,然后交互地提取人脸特征点的准确二维位置,最后自动确定脸部姿态和调整模型非特征点,即获得输入人脸模型.该算法简便实用,费时较少,具有实用价值.     

足趾形状特征的自动提取算法

根据足趾二值图像形状特点,提出基于数学形态学消散度技术的足趾形状特征自动提取算法。该法提取的物体形心,受较少边界凹点影响,对噪声不敏感,比几何中心稳定。寻找边界上距形心距离稳定并能区分不同形状的特征点及相互关系,生成特征向量。该特征向量,在二维连续空间中,具有平移、旋转、尺度不变的特征;在二维离散应用环境中,大量实验证明,由平移、旋转、尺度变化所造成的误差较小,具有较强的稳定性。该法是一种简便、易行的足趾形状特征自动提取算法。     

基于一般模型的单幅人脸照片三维重建

针对由单幅照片进行三维人脸自动重建的问题,提出了基于一般模型变形的快速三维重建方法.先通过稀疏形变模型获取照片人脸特征点的深度信息,再将一般人脸模型变形到特定人脸,并使用基于肤色模型的插值合成皮肤纹理.实验证明,三维人脸重建方法快速简便,且只需单幅人脸照片,真实感强,并且可生成多种姿态、光照和表情的人脸图像,有较好的应用价值.     

基于三维点云的工程结构平面分割及表面检测

为了实现对工程结构各平面更加全面、快速、准确的数字化检测,本文提出了一种基于三维点云的工程结构平面自动分割及表面检测方法。首先,通过无人机重建满足工程检测精度要求的高精度三维点云模型;其次,融合体素降采样方法、随机采样一致性(RANSAC)方法和基于密度的聚类算法(DBSCAN),快速、精准、自动地分割工程结构的特征平面,避免手动分割过程中存在的结果不确定及计算效率低的问题;第三,通过设计的精细分割算法有效剔除特征平面周围的噪点,准确提取结构特征平面点云,计算分析特征平面点云,数字化描述结构的表面形状;最后,通过一个在建地铁车站深基坑工程实例,系统地验证了该方法的有效性和准确性。研究结果表明：设计的三维点云平面自动分割算法能够实现工程结构各个平面快速准确的自动分割,自动分割与手动分割结果的交并比接近90%;针对工程结构平面的表面检测算法能够实现结构表面形状的准确测量,有效映射结构物理表面的状态。     

基于均值移动和椭圆拟合的人脸跟踪算法

为了解决均值移动跟踪算法对目标的尺度变化自适应能力差的缺点,针对人脸跟踪具体问题,提出了一种基于均值移动和椭圆拟合的人脸跟踪算法.根据当选择较大核窗进行均值移动跟踪时一般可以准确定位目标的事实,以及人脸形状椭圆近似性的特征,利用一个较大核窗的均值移动跟踪器对人脸目标进行粗略定位,在此基础上再用一种高效鲁棒的直接最小二乘椭圆拟合方法来自动调整人脸尺度的大小.实验表明,该改进算法能有效地解决均值移动人脸跟踪中的目标尺度自适应调整问题,其跟踪效果明显优于原均值移动目标跟踪算法.     

基于单幅正面照和统计模型的三维人脸重建方法研究

为提升单张图片三维重建的效率、提高重建的精准度,提出了一种基于单张图片和统计模型的三维人脸重建技术。首先基于智能行为理解组（intelligent behaviour understanding group,IBUG）,采用监督下降算法（SDM）进行训练来建立二维人脸特征点参数模型;再应用该参数模型对给定图片进行特征点提取;然后基于北京工业大学3D数据库（BJUT-3D）进行三维人脸统计模型的构建;最后,以三维人脸统计模型为基础,使用学习因子自适应梯度下降法对能量函数进行迭代优化,得到统计模型参数化向量,使用该向量来调整统计模型,实现与给定图片相匹配的三维人脸模型构建。实验证明,与现有的方法相比,本文方法重建出的三维人脸模型具有更高的精确度和自适应度。     

三维双线性多分辨率形变模型研究

形变模型在计算机视觉和计算机图形学等领域均有广泛的应用.但现有形变模型的建立或依赖于不稳定的人脸图像对应光流算法,或需要大量的人机交互,而且基于随机梯度下降算法的模型匹配过程常收敛于局部最优值.针对这些缺陷,提出三维双线性多分辨率形变模型.首先基于人脸关键特征分割和网格重采样建立原始人脸的自动稠密对应;然后经紧致凸松弛将模型匹配问题转化为两个双线性规划问题,最后通过基于内点方法的全局优化算法求解.基于模拟和真实数据的实验表明:该模型在最优性、模型匹配速度、收敛性和对噪声异常点的鲁棒性优于传统的形变模型.     

基于自动反关节形变的非刚性三维形状检索方法

提出一种新的基于“自动反关节形变”的非刚性三维形状检索方法。首先, 提取三维模型的形状特征点, 用来进行刚性区域划分及局部骨架提取; 然后, 结合网格编辑技术, 自动地消除非刚性模型上的关节形变, 估计形变前的近似刚性三维形状作为标准形; 最后, 从标准形上构造形状特征描述, 并计算“推土机距离”衡量非刚性模型之间的内蕴相似性。该算法减少了标准形上的几何扭曲, 并显著降低了计算代价。实验结果显示了该方法对非刚性三维形状检索的效果提升。     

基于机器视觉的颗粒识别计数

针对检测种子千粒重时种子图像在不同光照条件下的分割问题,研究了RGB空间以及HSV空间的颜色特征,并对其进行了分析对比,然后引入像素灰度级和邻域灰度级构成的二维直方图,提出了一种基于种子色调特征的自动分割算法。由于基于二维直方图的分割算法增加了各个像素点的邻域信息,从而增强了抗干扰能力,提高了分割的准确性,进而再结合极限腐蚀的方法实现对种子的计数。实验结果表明:采用本文的算法可对不同光照强度下的种子图像进行有效的分割及识别计数。     

利用分区处理和水平集算法分割序列三维乳腺MRI

对比增强的磁共振成像技术是检测乳腺肿瘤的新方法,但需处理大量随时间变化的三维影像序列。为了从这种四维影像中分割出乳房组织,该文提出了自动分区域分割方法。先分割乳房与空气,并统计乳房部分的灰度;再分割乳房与胸腔,将前面统计出的乳房灰度作为先验知识设定初始轮廓和特征图像,采用基于阈值区间的三维水平集算法,并将前一时间点的结果作为后一时间点分割的初始轮廓,从而实现自动的四维分割。临床数据实验表明,该方法可有效地分割四维乳腺磁共振影像,且自动化程度和分割准确度均较高。     

利用分区处理和水平集算法分割序列三维乳腺MRI

对比增强的磁共振成像技术是检测乳腺肿瘤的新方法,但需处理大量随时间变化的三维影像序列。为了从这种四维影像中分割出乳房组织,该文提出了自动分区域分割方法。先分割乳房与空气,并统计乳房部分的灰度;再分割乳房与胸腔,将前面统计出的乳房灰度作为先验知识设定初始轮廓和特征图像,采用基于阈值区间的三维水平集算法,并将前一时间点的结果作为后一时间点分割的初始轮廓,从而实现自动的四维分割。临床数据实验表明,该方法可有效地分割四维乳腺磁共振影像,且自动化程度和分割准确度均较高。     

单训练样本视频监控俯视人脸识别研究

近年来视频监控已普遍应用于各行各业,因此基于监控视频人脸识别也成为了智能监控系统中重要的研究领域.然而,由于监控视频人脸通常是非正面人脸,传统性能优良算法应用于视频人脸识别时,其性能也明显降低.同时,单张训练人脸问题在监控视频人脸检测和识别是一个普遍问题.因此为了能有效地提高单训练多姿态人脸识别的正确识别率,文章提出了一种基于三维建模技术的人脸识别算法.该算法先由一张二维高清正面人脸生成一个三维人脸模型,然后再进一步在该三维人脸空间里产生多种姿态的人脸模型,并由此获得多张相应姿态下的二维虚拟人脸,最后利用原始正面样本和所得到的虚拟人脸来构筑训练人脸库.该算法用SCface视频监控人脸库中加以验证,与传统的PCA和LDA算法相比,该算法对监控视频人脸的识别率提高了13%.由此表明,文章介绍的算法是一种有效的人脸识别算法,能有效地提高对俯视人脸的识别率.