一种2维到3维的人脸生成和变形方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种3维模型的变形方法，特别是涉及一种从2维到3维的模型生成方法。
【背景技术】
[0002]通过算法生成3D人脸，目前主要的方法有两种，第一:建立一个模型人脸库，模型库中包含了不同的模型人脸，默认这些模型人脸可以穷举现实中的所有人脸。检测照片中人脸的边缘信息，将人脸和库中的人脸进行匹配。之后对模型进行贴图。第二:直接从照片中提取人脸深度信息和边缘信息。确定人脸中的网格点，然后连接网格点，形成人脸网格。
[0003]但是，针对第一种，可能无法穷举所有类型的人脸，针对第二种，检测深度信息需要特殊的设备，如Kinect。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种2维到3维的人脸生成和变形方法，能通过变形模拟各种类型模型，且不依赖设备，还能降低成本。
[0005]本发明还提供一种2维到3维的人脸生成和变形系统，能通过变形模拟各种类型模型，且不依赖设备，还能降低成本。
[0006]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0007]一种2维到3维的人脸生成和变形方法，通过以下步骤实现:
[0008]步骤1:针对3维标准模型的多个局部特征分别设定各自的多个3维变形模型，标准模型上标定多个特征点的坐标；
[0009]步骤2:确定2维实际模型的多个特征点，根据2维实际模型上多个特征点的位置，对3维标准模型进行变形，并且按照2维实际模型和3维标准模型的比例，将3维标准模型上的各点分别对应到2维实际模型中，通过对2维实际模型的边缘检测，对应调节3维标准模型上的点；
[0010]步骤3:通过2维实际模型上的点，反推3维标准模型对应的3维变形模型的变形参数，3维标准模型据此变形参数进行变形；
[0011]步骤4:获取2维实际模型的纹理贴图，对3维标准模型进行贴图。
[0012]所述步骤2中，根据2维实际模型上的多个局部特征之间的距离的比例从3维变形模型中选取对应的局部特征的变形参数，使3维标准模型根据该变形参数变形，变形后的3维标准模型中对应的多个局部特征之间的距离的比例与图片的比例相符；或者
[0013]所述步骤3中，逐个根据2维实际模型上的多个局部特征，反推3维标准模型各个变形参数，并据此变形参数选取对应的3维变形模型，3维标准模型根据该维变形模型的变形参数变形后，则3维标准模型的该局部特征变形参数、关联的局部特征变形参数、关联的局部特征的距离和/或关联的特征点的位置，分别与2维实际模型对应的局部特征变形参数、关联的局部特征变形参数、关联的局部特征的距离和/或关联的特征点的位置相符；或者
[0014]所述步骤4之前如下处理，选取变形后标准模型上的步骤2中所述多个特征点的距离的所述比例+_，将所述比例与图片上对应的所述特征点的距离的所述比例进行验证；若前者与后者相符，则获得3维目标模型；若前者与后者不符，则如前所述，选取变形参数进行变形和验证，以此类推最终获得3维目标模型。
[0015]一种2维到3维的人脸生成和变形，实现如权利要求1所述的方法，包括:
[0016]3维变形模型库:针对3维标准模型的多个局部特征分别设定各自的多个3维变形模型，标准模型上标定多个特征点的坐标；
[0017]3维到2维对应单元:确定2维实际模型的多个特征点，根据2维实际模型上多个特征点的位置，对3维标准模型进行变形，并且按照2维实际模型和3维标准模型的比例，将3维标准模型上的各点分别对应到2维实际模型中，通过对2维实际模型的边缘检测，对应调节3维标准模型上的点；
[0018]3维变形单元:通过2维实际模型上的点，反推3维标准模型对应的3维变形模型的变形参数，3维标准模型据此变形参数进行变形；以及
[0019]贴图单元:获取2维实际模型的纹理贴图，对3维标准模型进行贴图。
[0020]一种2维到3维的人脸生成和变形方法，通过以下步骤实现:
[0021]步骤1、模型库内设定3维标准模型，以及3维标准模型上多个局部特征的多个3维变形模型；且3维标准模型上标定多个对应局部特征的正面的特征点和侧面的特征点；
[0022]步骤2、准备2维图片形式的2维实际模型，确定图片中2维实际模型的位置，以及2维实际模型的实际局部特征的位置；
[0023]步骤3、定位图片中若干个实际局部特征的3个实际特征点:第I实际特征点、第2实际特征点和第3实际特征点；
[0024]步骤4、计算图片上的第I实际特征点到第2实际特征点和第2实际特征点到第3实际特征点的比例:ivalue图片=(mPos图片[l]_mPos图片[2])/(mPos图片[2]_mPos图片[3]，计算第I实际特征点到第3实际特征点的距离idist图片=mPos图片[3]_mPos图片[I];计算3维标准模型中对应的实际局部特征的比例:uvalue模型=(mPos模型9_y_mPos模型l_y)/ (mPos模型14_y_mPos翻 9_y)；
[0025]取对应的局部特征的3维变形模型并应用到3维标准模型中，计算3维标准模型对应的实际局部特征的变形参数itypet_，使3维标准模型依据该变形参数itypet_变形后?黄足uvalue模型等于ivalue图片；
[0026]计算变形后3维标准模型对应的局部特征的的距离idistl模型，通过utype模型=idists>t /idistles}，获得从3维标准模型到图片的变化比例，从而计算3维标准模型中每个点在图片上的对应点，计算方法如下:
[0027]设人脸的3维标准模型中的点为(mPos模型n_x，mPos模型n_y，mPos模型n_z)，该点在图片上对应的点为:
[0028](mPos模型 n_xX (—utype模型)_mPos模型 l_x+mPos模型[0]，mPos模型 n_y Xutype模型一mPos模型 l_y+mPos模型[I]);
[0029]步骤5、从而获得3维标准模型中的特征点对应在人脸图片中的位置，通过边缘信息对3维标准模型中的点进行调整；
[0030]步骤6、根据3维标准模型中的特征点和局部特征变形，使标准模型变形，
[0031 ] 设定变形后的3维标准模型仍为3维标准模型，计算该3维标准模型中局部特征的变化比例，再采用步骤4中的方法重新确定3维标准模型和2维实际模型的变化比例Utypeea ;根据重新确定的utype 再计算3维标准模型上的局部特征的变形，获得3维目标模型；
[0032]步骤7、通过变化比例计算3维目标模型上的点对于2维实际模型中的纹理坐标，贴图后获得最终的3维目标模型。
[0033]一种2维到3维的人脸生成和变形系统，包括3维变形模型库，实现如前所述的步骤I ;3维到2维对应单元，实现如前所述的步骤2、3、4和5 ;3维变形单元，实现如前所述的步骤6 ;以及贴图单元，实现如前所述的步骤7。
[0034]一种2维到3维的人脸生成和变形方法，通过以下步骤实现:
[0035]步骤1、设定模型库，模型库内设定正面和侧面的人脸的3维标准模型，以及人脸上的局部特征的3维变形模型；在人脸的3维标准模型上标定若干个特征点，其中，正面的人脸的3维标准模型有若干个特征点确定，侧面的人脸的3维标准模型有若干个特征点确定;
[0036]步骤2、对2维的人脸图片进行灰度化、计算边缘信息和检测人脸图片中人脸的位置和五官的位置；
[0037]步骤3、定位人脸图片上的3个点:左眼的眼角点、鼻尖点和嘴巴中间点，或者右眼的眼角点、鼻尖点和嘴巴中间点；
[0038]步骤4、计算人脸图片上的眼角到鼻尖和鼻尖到嘴巴的比例:ivalue图片=(mPos图片[l]-mPos图片[3])/(mPos图片[3]_mPos图片[5]，计算眼睛到嘴巴的距离idist图片=mPos
[5]-mPoss^ [I];计算模型库中标准模型中对应的眼角到鼻尖和鼻尖到嘴巴的比例:
uvalue模型=(mPos模型 9_y_mPos模型 l_y)/ (mPos模型 14_y_mPos模型 9_y)；
[0039]取对应的局部特征的3维变形模型并应用到3维标准模型中，计算3维标准模型的鼻子上下移动和/或眼睛上下移动的变形参数Uypetss，使3维标准模型依据该变形参数itype模型变形后满足uvalue模型等于ivalue图片；
[0040]计算变形后标准模型的嘴巴到眼睛的距离idistl模型，通过utype模型=idist图片/idistles，获得从人脸的3维标准模型到人脸图片的变化比例，从而可计算人脸的3维标准模型中每个点在人脸图片上的对应点，计算方法如下:
[0041 ] 设人脸的标准模型中的点为(mPos模型n_x，mPos模型n_y, mPos模型n_z)，该点在人脸图片上对应的点为:
[0042](mPos模型 n_xX (—utype模型)_mPos模型 l_x+mPos模型[0]，mPos模型 n_yXutype模型一mPos模型 l_y+mPos模型[I]);
[0043]步骤5、从而获得3维标准模型中的特征点对应在人脸图片中的位置，通过边缘信息对标准模型中的特征点进行调整；
[0044]步骤6、根据3维标准模型中的特征点和局部特征变形，使标准模型变形，
[0045]设定变形后的3维标准模型仍为3维标准模型，计算该3维标准模型中target31和target32的变化比例，target31和target32对应眼睛到鼻尖和鼻尖到嘴巴的距离比例；再采用步骤4中的方法重新确定3维标准模型和