[发明专利]一种基于数据驱动的单幅图像头发重建方法

摘要

本发明公开了一种基于数据驱动的单幅图像头发重建方法，分为四个步骤：第一步是输入单幅图像，然后根据对图像中发型的观察绘制出一些笔画，这些笔画必须是从发根到发梢都遵循图像中发束方向绘制出的，这些绘制曲线主要体现了整个头发模型几何拓扑结构；第二步是通过衡量绘制笔画和数据库中发型的发丝间的差异，对每个绘制发丝获得对应最佳匹配发丝和匹配发型；第三步为防止匹配结果的不确定性，对匹配后的结果添加一个确认过程决定是否采用该目标发型；第四步通过生成方向场的方式将这些获取的目标发型融合并生成一个最终头发模型。本发明能重建出与原图像形似的完整发丝级别的3D头发模型。

主权项

1.一种基于数据驱动的单幅图像头发重建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：输入图像，利用所述图像中脸部区域自动标定出人脸特征点，并根据USC‑HairSalon头发模型数据库中提供的适配所有头发模型的标准头部模型计算出三维到二维的变换矩阵T，然后基于用户的观察，针对输入图像绘制出从发丝到发梢都遵循图像中的发束方向的关键笔画，所述关键笔画需要体现出整个发型的几何拓扑结构；所述图像为单幅图像；步骤2：利用步骤1中计算得到的所述变换矩阵T，将头发模型数据库中的发型模型投影到输入图像上，然后与用户绘制发丝计算差异，对每一个用户绘制发丝都获得一个最佳匹配发丝和匹配发型；步骤3：针对每一次的当前最佳匹配发丝和匹配发型进行确认，首先获取目标发型中目标发丝周围的发丝，使用带系数的豪斯多夫距离作为度量空间中两根发丝之间的距离，计算出目标发丝与其周围发丝之间的相似比率，决定是否采用所述目标发丝及发型，然后继续步骤2寻找最佳匹配发丝和匹配发型，最终得到目标发丝和发型；步骤4：基于获取的目标发丝和发型，生成对应方向场，后续的融合过程视为一个多标签分配问题，通过最优化能量公式，得到最终融合的方向场；然后依据这个方向场从头皮追踪生长发丝，直至得到最终的3D头发模型，利用所述头发模型进行渲染以及动态仿真应用操作。