[发明专利]一种基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法

权利要求书

1.一种基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建一个包含模板三维人脸、模板参数化纹理坐标、模板纹理图像的模板三维人脸网格，并建立所述模板三维人脸网格到模板纹理图像点之间的纹理映射关系；

2)将所述模板三维人脸网格与不规范三维人脸网格进行初步对齐；

3)构建对齐后的所述模板三维人脸网格和不规范三维人脸网格之间的误差能量函数，并通过梯度下降法和最小二乘法来优化所述误差能量函数，使得所述模板三维人脸网格逼近不规范三维人脸网格，最终得到规范三维人脸网格；

4)根据步骤1)的纹理映射关系，实现步骤3)中生成的规范三维人脸网格与模板纹理图像的纹理映射，从而生成规范的带纹理的三维人脸模型；

步骤3)中，对齐后的所述模板三维人脸网格和不规范三维人脸网格之间的所述误差能量函数定义如下式：

f(W,V)＝w₁f_distance(V)+w₂f_smooth(V)

其中，是模板三维人脸网格的顶点集合，{cp_i|1≤i≤m}是不规范三维人脸网格的顶点集合，W＝(w₁,w₂)是权值系数，w₁，w₂表示两约束项的权值，m表示不规范三维人脸网格的顶点数目，cp_i表示不规范三维人脸网格的第i个顶点坐标，是距离约束项，用于衡量模板三维人脸网格与不规范三维人脸网格点云之间的误差，Proj_i(V)表示不规范三维人脸网格任意一个顶点到模板三维人脸网格的最近投影点；是平滑约束项，用于保证了模板三维人脸网格变形后的局部平滑性，d_i表示模板三维人脸网格顶点p_i的度，p_ij表示模板三维人脸网格顶点p_i一阶第j个邻域点。

2.如权利要求1所述的基于模板人脸逼近的不规范三维人脸网格纹理方法，其特征在于，步骤1)中，所述纹理映射关系的建立方法如下：

第一步，使用三维建模软件手动构建一个带有五官特征的模板三维人脸网格；

第二步，通过柱面投影方式，将模板三维人脸网格投影到二维平面区域[0,1]²即纹理空间，并得到二维模板参数化纹理坐标，其中网格和参数化纹理坐标点存在一一映射关系，一一映射关系由下式得到：

f(p_i)＝q_i

其中，p_i是模板三维人脸网格上的顶点，q_i是模板参数化纹理坐标点；

第三步，根据模板参数化纹理坐标点的位置分布，使用二维图像处理软件手动构建一张模板纹理图像，其中模板参数化坐标点和模板纹理图像点存在一一映射关系，一一映射关系由下式得到：

g(q_i)＝pixel_i

其中，pixel_i是模板纹理图像的像素点；

第四步，根据上述的f和g的函数传递关系，得到模板三维人脸网格顶点和模板纹理图像的纹理映射关系，则纹理映射关系为g[f(p_i)]＝pixel_i。