[发明专利]基于圆柱坐标的人脸点云关键点定位方法

说明书

本发明提供了一种基于圆柱坐标的人脸点云关键点定位方法，包括：步骤1，基于人头形状特征，将无序的直角坐标点云转为有序的网格化圆柱坐标点云；步骤2，将径向长度作为特征值，采用中值滤波简并点云；步骤3，根据人脸器官在柱坐标中的特点，利用横切曲线及半径的积分投影曲线分别定位人脸中的鼻、嘴、眼和眉的位置。本发明适用于扫描正立人脸部分的点云，计算效率高，简并效果好，为后续人脸的精细重建、变形人脸、人脸器官测量等奠定了基础。

技术领域

本发明涉及一种人脸点云关键点定位方法，具体涉及一种基于圆柱坐标的人脸点云关键点定位方法。

背景技术

基于三维点云的物体重建方法具有重建精度高的特点，但点云数据的空间关系的处理计算量大，效率低。目前，基于点云的人脸重建方法大都采用通用的点云处理方式，没有针对人脸的特点进行处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于圆柱坐标的人脸点云关键点定位方法，针对人脸点云特点，可较快速地简并原始点云，确定点云中各点间的邻接关系，定位人脸器官的位置，非常方便后续的人脸重建。

本发明提供了一种基于圆柱坐标的人脸点云关键点定位方法，包括：

步骤1，基于人头形状特征，将无序的直角坐标点云转为有序的网格化圆柱坐标点云；

步骤2，将径向长度作为特征值，采用中值滤波简并点云；

步骤3，根据人脸器官在柱坐标中的特点，利用横切曲线及半径的积分投影曲线分别定位人脸中的鼻、嘴、眼和眉的位置。

进一步地，所述步骤1包括：

设三维人脸点云数据为P(x’_i,y’_i,z’_i)(i＝0,1,2,…,n-1)，n为数据个数；

计算中心点坐标及点云的垂直方向的范围，y_min为人脸底部，y_max为人脸顶部，，其中，点云的中心点计算如下：

将点云数据按下式平移，使人脸底部中心在坐标原点：

y_i＝y'_i-y_min,

按下式将点云直角坐标转为圆柱坐标：

h＝y

将P(x’_i,y’_i,z’_i)转换为(x(θ_i,h_i,r_i),y(θ_i,h_i,r_i),z(θ_i,h_i,r_i))，其中：0≤θ_i≤360°，θ的增量△θ＝θ_i+1-θ_i＝1°；

根据点云的密度适当调整θ的增量：当点云密度较大时，减小θ的增量。

进一步地，步骤2中所述简并点云的过程包括：

将直角坐标(x，y，z)转换为圆柱坐标(θ，h，r)后，将多个不同的径向半径r对应一个(θ，h)值的映射利用中点滤波方法变为一对一的对应关系。

进一步地，所述步骤3包括：

1)人脸部分点云的初始截取