人脸3D模型的生成方法及系统与流程

本发明涉及3D模型技术领域，尤其涉及一种人脸3D模型的生成方法及系统。

背景技术：

随着计算机硬软件技术和图像处理技术的高速发展，3D模型开始应用到各行各业当中。在人体3D建模时，通常通过3D人体扫描仪扫描人体而生成人体扫描模型，但这种方式生成的人体扫描模型在非正脸部分比如头发和衣服容易出现错误或误差，进而导致人脸3D建模的错误率和误差较高而成功率较低。为修正错误和误差，现有人体3D建模通常需要美工人工对生成的人体扫描模型进行美化处理，导致致人脸3D建模的精确度和工作效率较低。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供一种人脸3D模型的生成方法及系统，解决现有人体3D建模时因人体扫描模型的错误率和误差较高而导致成功率、精确度和工作效率较低的技术问题。

根据本发明的一个实施例，提供一种人脸3D模型的生成方法，包括：获取人脸扫描模型；分割获取的人脸扫描模型以提取人脸扫描模型的正脸部分；根据获取的人脸扫描模型判断人体性别；根据判断的人体性别调取对应的男/女公共模型；分割调取的公共模型以提取公共模型的非正脸部分；将提取的人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分进行缝合处理，以生成人脸3D模型；以及对生成的人脸3D模型进行平滑处理，并输出所述人脸3D模型。

优选的，所述分割获取的人脸扫描模型以提取人脸扫描模型的正脸部分，包括：调取人脸模型识别算法；根据调取的人脸模型识别算法对获取的人脸扫描模型进行分割处理；以及识别并提取人脸扫描模型的正脸部分。

优选的，所述将提取的人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分进行缝合处理，以生成人脸3D模型，包括：获取人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分的尺寸；调整所述人脸扫描模型的正脸部分的尺寸，以适配所述公共模型的非正脸部分的尺寸；以及将调整后的人脸扫描模型的正脸部分与所述公共模型的非正脸部分进行缝合处理，以生成人脸3D模型。

优选的，所述对生成的人脸3D模型进行平滑处理，包括：调取人脸模型接缝平滑算法；以及根据调取的人脸模型接缝平滑算法对生成的人脸3D模型进行平滑处理以消除接缝。

优选的，所述获取人脸扫描模型，包括：通过3D人体扫描仪扫描人脸以获取人脸扫描模型。

根据本发明的另一个实施例，还提供一种人脸3D模型的生成系统，包括：人脸扫描模型获取模块，用于获取人脸扫描模型；正脸提取模块，用于分割所述人脸扫描模型获取模块获取的人脸扫描模型以提取人脸扫描模型的正脸部分；性别判断模块，用于根据所述人脸扫描模型获取模块获取的人脸扫描模型判断人体性别；公共模型调取模块，用于根据所述性别判断模块判断的人体性别调取对应的男/女公共模型；非正脸提取模块，用于分割所述公共模型调取模块调取的公共模型以提取公共模型的非正脸部分；缝合处理模块，用于将所述正脸提取模块提取的人脸扫描模型的正脸部分和所述非正脸提取模块提取的公共模型的非正脸部分进行缝合处理，以生成人脸3D模型；以及平滑处理和输出模块，用于对所述缝合处理模块生成的人脸3D模型进行平滑处理并输出所述人脸3D模型。

优选的，所述正脸提取模块包括：人脸模型识别算法调取单元，用于调取人脸模型识别算法；分割处理单元，用于根据所述人脸模型识别算法调取单元调取的人脸模型识别算法对所述人脸扫描模型获取模块获取的人脸扫描模型进行分割处理；以及识别和提取单元，用于识别并提取所述分割处理单元分割处理的人脸扫描模型的正脸部分。

优选的，所述缝合处理模块包括：尺寸获取单元，用于获取人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分的尺寸；尺寸调整单元，用于调整所述人脸扫描模型的正脸部分的尺寸，以适配所述公共模型的非正脸部分的尺寸；以及缝合处理单元，用于将所述尺寸调整单元调整后的人脸扫描模型的正脸部分与所述公共模型的非正脸部分进行缝合处理，以生成人脸3D模型。

优选的，所述平滑处理和输出模块包括：人脸模型接缝平滑算法调取单元，用于调取人脸模型接缝平滑算法；平滑处理单元，用于根据所述人脸模型接缝平滑算法调取单元调取的人脸模型接缝平滑算法对生成的人脸3D模型进行平滑处理以消除接缝；以及输出单元，用于输出所述平滑处理单元平滑处理后的人脸3D模型。

优选的，所述人脸扫描模型获取模块是3D人体扫描仪。

本发明提供的人脸3D模型的生成方法及系统，分别分割提取人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分，并对两者进行缝合处理和平滑处理以生成新的人脸3D模型，保留了人体扫描模型中典型的正脸特征部分，融合了公共模型中典型的非正脸特征部分，同时还避免了缝合接缝对人脸3D模型造成的影响和误差，相比现有通过美工人工处理人体扫描模型中错误或缺陷时较低的工作效率和较低的准确度，有效避免了现有3D人体扫描仪生成的人体扫描模型在非正脸部分容易出现错误而导致人脸3D模型的错误率和误差较高的问题，同时方便快捷地生成精确的人脸3D模型，提高了人脸3D建模的成功率、精确度和工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中人脸3D模型的生成方法的流程示意图。

图2为本发明一个实施例中分割提取人脸扫描模型的正脸部分的流程示意图。

图3为本发明一个实施例中缝合处理生成人脸3D模型的流程示意图。

图4为本发明一个实施例中人脸3D模型平滑处理的流程示意图。

图5为本发明另一个实施例中人脸3D模型的生成系统的结构示意图。

图6为本发明另一个实施例中正脸提取模块的结构示意图。

图7为本发明另一个实施例中缝合处理模块的结构示意图。

图8为本发明另一个实施例中平滑处理和输出模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

图1为本发明一个实施例中人脸3D模型的生成方法的流程示意图。如图所示，所述人脸3D模型的生成方法，包括：

步骤S101：获取人脸扫描模型。

当需要针对特定人体建立人脸3D模型时，可将人体安置在3D人体扫描仪的电动转盘上转动，所述3D人体扫描仪的传感器扫描人体的人脸部分，以获取人脸扫描模型，所述人脸扫描模型包括人脸部分的三维数据。

步骤S102：分割获取的人脸扫描模型以提取人脸扫描模型的正脸部分。

在通过3D人体扫描仪获取人脸扫描模型后，提取人脸模型的正脸部分。具体的，参见图2，所述分割提取人脸扫描模型的正脸部分，包括：

步骤S201：调取人脸模型识别算法。

步骤S202：根据调取的人脸模型识别算法对获取的人脸扫描模型进行分割处理。

步骤S203：识别并提取人脸扫描模型的正脸部分。

在本实施例中，通过调取预设的人脸模型识别算法对获取的人脸扫描模型进行分割处理，将所述人脸扫描模型分割为正脸部分和非正脸部分(比如头发和衣服)，然后识别并提取其中的正脸部分，也即是人体模型中最为典型的特征部分。

步骤S103：根据获取的人脸扫描模型判断人体性别。

在本实施例中，通过人脸模型识别算法可分析出典型的男女特征，比如脸型、肤色、五官尺寸等，综合判断当前的人脸扫描模型的性别是男还是女。

步骤S104：根据判断的人体性别调取对应的男/女公共模型。

具体的，当判断当前的人脸扫描模型的性别是男时，可调取预设的男公共模型；当判断当前的人脸扫描模型的性别是女时，可调取预设的女公共模型。所述公共模型是根据特定国家或区域男人或女人头部的三维特征统计预先生成的典型的标准头颅模型。

步骤S105：分割调取的公共模型以提取公共模型的非正脸部分。

类似的，可通过调取预设的人脸模型识别算法对调取的公共模型进行分割处理，将所述公共模型分割为正脸部分和非正脸部分(比如头发和衣服)，然后识别并提取其中的非正脸部分，也即是公共模型中典型的非正脸特征部分。

步骤S106：将提取的人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分进行缝合处理，以生成人脸3D模型。

在提取到人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分后，将两者进行缝合处理以生成人脸3D模型。参见图3，所述缝合处理生成人脸3D模型，包括：

步骤S301：获取人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分的尺寸。

步骤S302：调整所述人脸扫描模型的正脸部分的尺寸，以适配所述公共模型的非正脸部分的尺寸。

步骤S303：将调整后的人脸扫描模型的正脸部分与所述公共模型的非正脸部分进行缝合处理，以生成人脸3D模型。

在本实施例中，调整人脸扫描模型的正脸部分的尺寸以适配公共模型的非正脸部分，然后对两者进行缝合处理而生成新的人脸3D模型。新生成的人脸3D模型，保留了建模人体的人体扫描模型中典型的正脸特征部分，同时还融合了公共模型中典型的非正脸特征部分，相比现有通过美工人工处理人体扫描模型中错误或缺陷时较低的工作效率和较低的准确度，有效避免了现有3D人体扫描仪生成的人体扫描模型在非正脸部分容易出现错误而导致人脸3D模型的错误率和误差较高的问题，同时方便快捷地生成精确的人脸3D模型，提高了人脸3D建模的成功率、精确度和工作效率。

步骤S107：对生成的人脸3D模型进行平滑处理，并输出所述人脸3D模型。

在缝合处理生成人脸3D模型后，需要对人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分的接缝进行优化处理。具体的，参见图4，所述人脸3D模型平滑处理，包括：

步骤S401：调取人脸模型接缝平滑算法。

步骤S402：根据调取的人脸模型接缝平滑算法对生成的人脸3D模型进行平滑处理以消除接缝。

在生成新的人脸3D模型后，继续调取人脸模型接缝平滑算法对人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分的接缝进行优化处理，避免了缝合接缝对人脸3D模型造成的影响和误差，提高了人脸3D建模的精确度和成功率。

在本实施例的人脸3D模型的生成方法中，分别分割提取人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分，并对两者进行缝合处理和平滑处理以生成新的人脸3D模型，保留了人体扫描模型中典型的正脸特征部分，融合了公共模型中典型的非正脸特征部分，同时还避免了缝合接缝对人脸3D模型造成的影响和误差，相比现有通过美工人工处理人体扫描模型中错误或缺陷时较低的工作效率和较低的准确度，有效避免了现有3D人体扫描仪生成的人体扫描模型在非正脸部分容易出现错误而导致人脸3D模型的错误率和误差较高的问题，同时方便快捷地生成精确的人脸3D模型，提高了人脸3D建模的成功率、精确度和工作效率。

图5为本发明另一个实施例中人脸3D模型的生成系统的结构示意图。如图所示，在上述方法实施例的基础上，本实施例中的人脸3D模型的生成系统100，包括依次连接的人脸扫描模型获取模块10、正脸提取模块20、性别判断模块30、公共模型调取模块40、非正脸提取模块50、缝合处理模块60和平滑处理和输出模块70。

在本实施例中，当需要针对特定人体建立人脸3D模型时，可将人体安置在所述人脸扫描模型获取模块10比如3D人体扫描仪的电动转盘上转动，所述人脸扫描模型获取模块10比如所述3D人体扫描仪的传感器扫描人体的人脸部分，以获取人脸扫描模型，所述人脸扫描模型包括人脸部分的三维数据。

在通过所述人脸扫描模型获取模块10比如3D人体扫描仪获取人脸扫描模型后，所述正脸提取模块20提取人脸模型的正脸部分。具体的，参见图6，所述正脸提取模块20包括人脸模型识别算法调取单元201、分割处理单元202和识别和提取单元203。

其中，所述人脸模型识别算法调取单元201，用于调取人脸模型识别算法；所述分割处理单元202，用于根据所述人脸模型识别算法调取单元201调取的人脸模型识别算法对所述人脸扫描模型获取模块10获取的人脸扫描模型进行分割处理；所述识别和提取单元203，用于识别并提取所述分割处理单元202分割处理的人脸扫描模型的正脸部分。

在本实施例中，通过所述人脸模型识别算法调取单元201调取预设的人脸模型识别算法对所述人脸扫描模型获取模块10获取的人脸扫描模型进行分割处理，所述分割处理单元202将所述人脸扫描模型分割为正脸部分和非正脸部分(比如头发和衣服)，然后所述识别和提取单元203识别并提取其中的正脸部分，也即是人体模型中最为典型的特征部分。

所述性别判断模块30，用于根据所述人脸扫描模型获取模块10获取的人脸扫描模型判断人体性别。具体的，所述性别判断模块30通过人脸模型识别算法可分析出典型的男女特征，比如脸型、肤色、五官尺寸等，综合判断当前的人脸扫描模型的性别是男还是女。

所述公共模型调取模块40，用于根据所述性别判断模块30判断的人体性别调取对应的男/女公共模型。具体的，当所述性别判断模块30判断当前的人脸扫描模型的性别是男时，所述公共模型调取模块40可调取预设的男公共模型；当所述性别判断模块30判断当前的人脸扫描模型的性别是女时，所述公共模型调取模块40可调取预设的女公共模型。所述公共模型是根据特定国家或区域男人或女人头部的三维特征统计预先生成的典型的标准头颅模型。

所述非正脸提取模块50，用于分割所述公共模型调取模块40调取的公共模型以提取公共模型的非正脸部分。类似的，所述非正脸提取模块50可通过调取预设的人脸模型识别算法对所述公共模型调取模块40调取的公共模型进行分割处理，将所述公共模型分割为正脸部分和非正脸部分(比如头发和衣服)，然后识别并提取其中的非正脸部分，也即是公共模型中典型的非正脸特征部分。

所述缝合处理模块60，用于将所述正脸提取模块20提取的人脸扫描模型的正脸部分和所述非正脸提取模块50提取的公共模型的非正脸部分进行缝合处理，以生成人脸3D模型

在所述正脸提取模块20提取到人脸扫描模型的正脸部分和所述非正脸提取模块50提取到公共模型的非正脸部分后，所述缝合处理模块60将两者进行缝合处理以生成人脸3D模型。参见图7，所述缝合处理模块60包括尺寸获取单元601、尺寸调整单元602和缝合处理单元603。

其中，所述尺寸获取单元601，用于获取人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分的尺寸；所述尺寸调整单元602，用于调整所述人脸扫描模型的正脸部分的尺寸，以适配所述公共模型的非正脸部分的尺寸；所述缝合处理单元603，用于将所述尺寸调整单元602调整后的人脸扫描模型的正脸部分与所述公共模型的非正脸部分进行缝合处理，以生成人脸3D模型。

在本实施例中，所述尺寸调整单元602调整人脸扫描模型的正脸部分的尺寸以适配公共模型的非正脸部分，然后所述缝合处理单元603对两者进行缝合处理而生成新的人脸3D模型。所述缝合处理单元603新生成的人脸3D模型，保留了建模人体的人体扫描模型中典型的正脸特征部分，同时还融合了公共模型中典型的非正脸特征部分，相比现有通过美工人工处理人体扫描模型中错误或缺陷时较低的工作效率和较低的准确度，有效避免了现有3D人体扫描仪生成的人体扫描模型在非正脸部分容易出现错误而导致人脸3D模型的错误率和误差较高的问题，同时方便快捷地生成精确的人脸3D模型，提高了人脸3D建模的成功率、精确度和工作效率。

在所述缝合处理模块60缝合处理生成人脸3D模型后，所述平滑处理和输出模块70对所述缝合处理模块60生成的人脸3D模型进行平滑处理并输出所述人脸3D模型。参见图8，所述平滑处理和输出模块70包括人脸模型接缝平滑算法调取单元701、平滑处理单元702和输出单元703。

其中，所述人脸模型接缝平滑算法调取单元701，用于调取人脸模型接缝平滑算法；所述平滑处理单元702，用于根据所述人脸模型接缝平滑算法调取单元701调取的人脸模型接缝平滑算法对生成的人脸3D模型进行平滑处理以消除接缝；所述输出单元703，用于输出所述平滑处理单元702平滑处理后的人脸3D模型。在所述缝合处理模块60生成新的人脸3D模型后，所述平滑处理和输出模块70继续调取人脸模型接缝平滑算法对人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分的接缝进行优化处理，避免了缝合接缝对人脸3D模型造成的影响和误差，提高了人脸3D建模的精确度和成功率。

在本实施例的人脸3D模型的生成系统100中，正脸提取模块20和非正脸提取模块50分别分割提取人脸扫描模型的正脸部分和公共模型的非正脸部分，缝合处理模块60对两者进行缝合处理和平滑处理以生成新的人脸3D模型，保留了人体扫描模型中典型的正脸特征部分，融合了公共模型中典型的非正脸特征部分，同时还避免了缝合接缝对人脸3D模型造成的影响和误差，相比现有通过美工人工处理人体扫描模型中错误或缺陷时较低的工作效率和较低的准确度，有效避免了现有3D人体扫描仪生成的人体扫描模型在非正脸部分容易出现错误而导致人脸3D模型的错误率和误差较高的问题，同时方便快捷地生成精确的人脸3D模型，提高了人脸3D建模的成功率、精确度和工作效率。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。