一种基于人脸模拟的三维虚拟人物构建方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机图像处理领域，特别是一种基于人脸模拟的三维虚拟人物构建方法及系统。
【背景技术】
[0002]酷我K歌是当下一种较为成熟的K歌软件，用户可以在线下载歌曲的MV，然后录制自己的歌曲，最终生成自己的歌曲MV。同时，酷我K歌还提供“演唱会”、“包厢”等各种场景音效。酷我K歌使用户可以在家里享受KTV的歌唱感觉。
[0003]在虚拟现实产品争相角逐的今天，例如Facebok的Oculus、索尼的“梦神”、谷歌的Cardboard，甚至是微软也打算在Xbox上嵌入虚拟现实技术。目前国内也对虚拟现实技术提高了关注度，鉴于虚拟现实能和各种应用相结合，未来国内的虚拟现实应用将会层出不穷，利用现有设备发挥虚拟现实的先天优势进行创新会越来越受到重视。
[0004]当前计算机技术的迅速发展极大地带动了识别技术的发展，模式识别、计算机视觉等领域的相关技术地引入，大大提高了识别系统的智能化，尤其是人脸检测识别技术，在智能视频监控系统中得到了大量应用。利用人脸识别技术，构建与真人人脸相似的三维虚拟人物，将其应用到各种娱乐互动中，可以给用户带来别样真实的体验。
【发明内容】
[0005]本发明为解决现有技术存在的不足，提供一种基于人脸模拟的三维虚拟人物构建方法、系统，以及基于人脸模拟的三维虚拟人物的K歌方法、K歌系统。
[0006]本发明一种基于人脸模拟的三维虚拟人物构建方法，包括以下步骤:
[0007]S1、获取静态人脸图像；
[0008]S2、对静态人脸图像进行预处理，得到灰度图像；
[0009]S3、对灰度图像进行人脸识别，
[0010]S4、将识别到人脸的灰度图像与已注册的人脸图像进行比对，判断其是否为已注册用户；
[0011]S5、将判断为已注册用户的人脸图像应用于虚拟人物模型面部，方法为:将虚拟人物模型的人脸模型正面进行参数化处理，获取人脸模型的特征点，识别并标记已注册用户的人脸图像的人脸纹理关键特征点，所述人脸纹理关键特征点在所述人脸图像中所处位置与所述人脸模型的特征点在所述人脸模型正平行投影图中所处位置一致，将所述人脸纹理关键特征点与所述人脸模型的特征点进行匹配，形成与用户人脸相似的三维虚拟人物。
[0012]进一步地，所述方法还包括:对灰度图像进行人脸识别时，若未识别到人脸，则重新获取静态人脸图像。
[0013]进一步地，所述方法还包括:将识别到人脸的灰度图像与已注册的人脸图像进行比对，若判断出所述识别到人脸的灰度图像为未注册用户，则提醒用户注册。
[0014]具体地，所述步骤S4中，使用基于随机子空间的人脸方法来对识别到人脸的灰度图像与已注册的人脸图像进行比对，具体包括如下步骤:
[0015]a)对待判断的灰度图像q和N幅已注册人脸图像Pl(i = 1，...，N)进行局部二值模式变换；
[0016]b)将步骤a)变换后的图像划分成L个大小相同且互不重叠的子图像块；
[0017]c)对待判断的灰度图像q的每个子图像块q., (j = 1，...，L)和所有对应的已注册人脸图像的子图像块进行随机采样，得到测试特征子集和训练特征子集；
[0018]d)计算测试特征子集和训练特征子集之间的海明距离，将计算所得的海明距离作为相似度度量，若测试特征子集和最相似的训练特征子集之间的海明距离超过预先设定的相似度阀值，则认为此次随机采样所代表的子图像块q#P P u不相似；
[0019]e)重复步骤c)和d)K次，即进行K次随机采样，统计待识别的灰度人脸图像q的L个子图像块一共得到的不相似次数，若不相似次数超过预定阀值则认为待判断的灰度图像q和N幅已注册人脸图像都不相似，为未注册用户，否则为已注册用户。
[0020]优选地，所述方法还包括:在将已注册用户误判为未注册用户时，将误判为未注册用户的灰度图像调整为已注册人脸图像。
[0021]本发明还提供了一种基于人脸模拟的三维虚拟人物的K歌方法，所述K歌方法包括上述的基于人脸模拟的三维虚拟人物构建方法，还包括:S6、构建三维虚拟人物所处的虚拟空间场景，在所述虚拟空间场景中根据歌曲节奏和歌词表达的情感进行特效展示。
[0022]相应地，本发明还提供了一种基于人脸模拟的三维虚拟人物构建系统，所述系统包括:
[0023]图像采集模块，用于获取静态人脸图像；
[0024]图像处理模块，用于对静态人脸图像进行预处理，得到灰度图像；
[0025]人脸识别模块，用于对灰度图像进行人脸识别；
[0026]判断模块，用于将识别到人脸的灰度图像与已注册的人脸图像进行比对，判断其是否为已注册用户；
[0027]模型形成模块，用于将判断为已注册用户的人脸图像应用于虚拟人物模型面部，方法为:将虚拟人物模型的人脸模型正面进行参数化处理，获取人脸模型的特征点，识别并标记已注册用户的人脸图像的人脸纹理关键特征点，所述人脸纹理关键特征点在所述人脸图像中所处位置与所述人脸模型的特征点在所述人脸模型正平行投影图中所处位置一致，将所述人脸纹理关键特征点与所述人脸模型的特征点进行匹配，形成与用户人脸相似的三维虚拟人物。
[0028]优选地，所述系统还包括:
[0029]注册模块，用于提醒未注册用户注册；
[0030]数据存储模块，用于存储已注册用户的人脸图像和虚拟人物模型；
[0031]用户反馈模块，用于在将已注册用户误判为未注册用户时，将误判为未注册用户的灰度图像调整为已注册人脸图像。
[0032]具体地，所述判断模块使用基于随机子空间的人脸方法来对识别到人脸的灰度图像与已注册的人脸图像进行比对，具体包括如下步骤:
[0033]a)对待判断的灰度图像q和N幅已注册人脸图像Pl(i = 1，...，N)进行局部二值模式变换；
[0034]b)将步骤a)变换后的图像划分成L个大小相同且互不重叠的子图像块；
[0035]c)对待判断的灰度图像q的每个子图像块q., (j = 1，...，L)和所有对应的已注册人脸图像的子图像块进行随机采样，得到测试特征子集和训练特征子集；
[0036]d)计算测试特征子集和训练特征子集之间的海明距离，将计算所得的海明距离作为相似度度量，若测试特征子集和最相似的训练特征子集之间的海明距离超过预先设定的相似度阀值，则认为此次随机采样所代表的子图像块q#P P u不相似；
[0037]e)重复步骤c)和d)K次，即进行K次随机采样，统计待识别的灰度人脸图像q的L个子图像块一共得到的不相似次数，若不相似次数超过预定阀值则认为待判断的灰度图像q和N幅已注册人脸图像都不相似，为未注册用户，否则为已注册用户。
[0038]相应地，本发明还提供了一种基于人脸模拟的三维虚拟人物的K歌系统，所述K歌系统包括上述的基于人脸模拟的三维虚拟人物构建系统，还包括:娱乐辅助模块，用于构建三维虚拟人物所处的虚拟空间场景，在所述虚拟空间场景中根据歌曲节奏和歌词表达的情感进行特效展示。
[0039]由于上述技术方案，本发明的有益效果为:本发明利用人脸识别技术和虚拟现实技术，构建三维虚拟人物，仅通过人脸模拟就可显著区分虚拟人物角色，效率高、易分辨。本发明