[发明专利]实时的三维眼皮重建方法及装置

说明书

本发明公开了一种实时的三维眼皮重建方法及装置，其中，方法包括：将含语义信息的四通道边界图中的每个通道的像素点以灰度值为权重拟合为多项式曲线；定义线性的三维眼皮模型上与图像中四条含语义信息的边界相对应的三维特征顶点，并确定三维特征顶点与图像中相应边界上二维特征点的对应关系；通过三维特征顶点的投影与二维特征点的距离确立差异函数，求解两组眼皮的线性三维模型的最优权重系数；将眼皮的三维重建结果融合到面部重建结果中。该方法可以利用眼部区域的含语义信息的四条边界，通过优化两组线性的三维眼皮模型的权重系数实现了实时的三维眼皮重建，提高了三维面部动画的整体真实感。

技术领域

本发明涉及计算机图形学、计算机视觉技术领域，特别涉及一种实时的三维眼皮重建方法及装置。

背景技术

在计算机图形学与计算机视觉领域，生成生动真实的人脸模型动画一直是一个重要且具有挑战性的问题。人脸是人身体上最重要的一部分，而眼睛更是被称为心灵之窗，眼部区域皮肤的细微运动表达了人类丰富的情感。因此，眼皮的实时三维重建能够极大的提升人脸模型动画的真实感，具有极高的科研和应用价值。

然而，眼部区域的面积非常小，并且眼皮的运动中包含了皮肤的遮挡与褶皱，对于眼部区域形状与运动的直接建模通常是非常困难的；一些精确建模的方法(如从阴影恢复形状方法)可以对眼部区域皮肤的形状进行精确刻画，但这些方法很难满足三维眼皮重建的实时性需求，有待解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种实时的三维眼皮重建方法，该方法可以提高三维面部动画的整体真实感。

本发明的另一个目的在于提出一种实时的三维眼皮重建装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种实时的三维眼皮重建方法，包括以下步骤：将含语义信息的四通道边界图中的每个通道的像素点以灰度值为权重拟合为多项式曲线；定义线性的三维眼皮模型上与图像中四条含语义信息的边界相对应的三维特征顶点，并确定所述三维特征顶点与图像中相应边界上二维特征点的对应关系；通过所述三维特征顶点的投影与所述二维特征点的距离确立差异函数，求解两组眼皮的线性三维模型的最优权重系数；将眼皮的三维重建结果融合到面部重建结果中。

本发明实施例的实时的三维眼皮重建方法，可以通过一种基于投影的方法快速建立三维眼皮模型与二维图像中含语义信息边界的特征点的对应关系，并利用两组三维眼皮模型的线性特点，迭代优化两组模型的权重系数，从而实现实时的三维眼皮重建，实时的三维眼皮重建结果被融合于三维面部重建结果，提高了面部三维动画的真实性和完整性，提高了三维面部动画的整体真实感。

另外，根据本发明上述实施例的实时的三维眼皮重建方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述将含语义信息的四通道边界图中的每个通道的像素点以灰度值为权重拟合为多项式曲线，进一步包括：将所述每个通道的像素点的二维坐标作为一组数据，且所述像素点的灰度值作为权重，以使用最小二乘法拟合三次多项式曲线。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述定义线性的三维眼皮模型上与图像中四条含语义信息的边界相对应的三维特征顶点，并确定所述三维特征顶点与图像中相应边界上二维特征点的对应关系，进一步包括：对每条边界，选取模型上的两个顶点作为边界的端点，并将端点间的所有顶点都选为三维特征顶点；根据所述三维特征顶点在二维图像上的投影点间的距离比例关系在对应的二维边界多项式曲线上进行采样，以确立所述三维特征顶点与所述二维边界上特征点的对应关系。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过所述三维特征顶点的投影与所述二维特征点的距离确立差异函数，求解两组眼皮的线性三维模型的最优权重系数，进一步包括：将眼皮模型上的三维特征点按相机参数投影到二维图像上，根据其与对应二维特征点的距离定义差异函数，并求解最优的线性三维眼皮模型的权重系数。