CN101324961A

CN101324961A - 计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法

Info

Publication number: CN101324961A
Application number: CNA2008100410566A
Authority: CN
Inventors: 杜伟军
Original assignee: SHANGHAI JIUYOU NETWORK SCI-TECH Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI JIUYOU NETWORK SCI-TECH Co Ltd
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: CN101324961B

Abstract

一种计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，包括以下步骤：步骤一、提供人脸照片，应用计算机视觉技术对该人脸照片进行人脸特征识别，获取人脸特征数据；步骤二、在预制的三维人脸模型贴图中选择与所述人脸特征数据最为匹配的三维人脸模型贴图；步骤二也可以是根据所述人脸特征数据生成三维人脸模型贴图；步骤三、将该人脸照片与三维人脸模型贴图进行图片合成。本发明根据一张人脸照片快速、准确地生成一个正面三维虚拟人脸，使得人脸图片与三维模型完美吻合。即使用户从来没有任何三维的知识，也可以在短时间内创建一个完全属于自己的三维角色，可广泛应用于网络互动、web2.0、虚拟平台、社区中的个人头像或虚拟人物等虚拟世界中。

Description

计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法

技术领域

本发明涉及计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法。

背景技术

人脸是人们相互认识和交流的重要特征，也是人们相互辨识的主要依据。人脸在人与人的交流过程中起着极其重要的作用，是人类相互表达情感的重要部分。在日常交流中，通过观察人脸，可以推断出人的个性，甚至猜测其身份。而在计算机虚拟世界中，虚拟人脸是虚拟人表情达意的载体。

近年来，随着网络经济的快速发展和网络互动行业的不断成熟，网络互动市场的需求实现了持续快速增长。网民基数的加大推动了网络互动的增长。随着网络互动、Web2.0、虚拟平台、社区等计算机虚拟世界的快速发展，用户对互动的需求也越来越大，其中上传、自定义图片是必不可少的功能，如上传自己的照片、修改照片内容来获得更多的互动。但目前上传、自定义图片还仅限于平面、二维形式，表达单一、用户无法体验到三维虚拟头像的真实效果。

随着计算机图形学、网络、多媒体、虚拟现实技术的快速发展，计算机三维仿真技术有了长足的进步。三维人脸建模是一个重要的研究方向，三维人脸模型大量应用于三维雕塑制造、三维动画、虚拟现实。现在大多数人脸三维建模系统采用多边形拟合对人脸建模，这种方法依赖于纹理贴图来表现人体面部的细节特征，而这些纹理贴图都需要人工分结构绘制处理。计算机人体面部纹理贴图的生成方法，现有的贴图方法按照模型的位置直接贴付，这会造成贴图与模型的位置无法一一对应匹配，比如会出现贴图中的眼睛贴在了模型的额头上等问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，包括以下步骤：

步骤一、提供人脸照片，应用计算机视觉技术对该人脸照片进行人脸特征识别，获取人脸特征数据；

步骤二、在预制的三维人脸模型贴图中选择与所述人脸特征数据最为匹配的三维人脸模型贴图；

步骤三、将该人脸照片与三维人脸模型贴图进行图片合成。

进一步地，所述步骤一中的人脸特征识别具体包括以下步骤：

1)首先识别出人脸肤色、轮廓、眼睛、嘴巴、鼻子；

2)计算眼睛大小、瞳距、双眼中心到鼻尖距离、嘴巴的宽度和高度、嘴巴中心到鼻尖的距离以及嘴巴中心到下巴的距离人脸特征数据；

3)根据人脸轮廓对照片进行截取，去除脸部之外的其他部分。

3、根据权利要求2所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：在所述步骤3)中还包括角度校正步骤：利用双眼中心连线和此连线中点与嘴巴中心点连线形成的T型对截取后的照片进行角度校正。

进一步地，在所述步骤3)中还包括照片放缩步骤：利用人脸轮廓的数据对截取后的照片进行统一人脸特征数据尺度的放缩。

进一步地，所述步骤二中的选择方法为，根据预制的三维人脸模型贴图的人脸特征数据与识别获取的人脸特征数据的差值加权后的总和进行比较，选择误差最小者。

进一步地，在选择误差最小的三维人脸模型贴图后，还包括以下修正步骤：以鼻尖所代表的中心线与双眼的距离进行水平方向的线性缩放，并以双眼中心点到鼻尖距离进行中庭的缩放，以鼻尖到嘴巴中心点距离进行下庭的缩放。

进一步地，在所述步骤三之后，还包括脸部自定义步骤，根据合成后的贴图，由用户自定义编辑调整脸部效果。

本发明还提供一种计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，包括以下步骤：

步骤二、根据所述人脸特征数据生成三维人脸模型贴图；

步骤三、将该人脸照片与三维人脸模型贴图进行图片合成。

本发明提供的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，根据一张人脸照片快速、准确地拟合预制的三维虚拟人脸，使得人脸图片与三维模型完美吻合。本发明将人脸识别技术运用于虚拟网络互动中，方便了用户在享受图片上传与分享乐趣的同时，体验三维虚拟真实模式。使上传或自定义图片具有立体效果，表现更为生动，在图片分享方面开启了令人耳目一新的真实视角。利用照片或自定义图片快速生成相应的三维虚拟角色，即使用户从来没有任何三维的知识，也可以在短时间内创建一个完全属于自己的三维角色，可广泛应用于网络互动、web2.0、虚拟平台、社区中的个人头像或虚拟人物等计算机虚拟世界中。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1为本发明实施例一的流程示意图。

图2为本发明实施例一的流程示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，一种计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，包括以下步骤：

步骤一、提供人脸照片，应用计算机视觉技术对该人脸照片进行人脸特征识别，获取人脸特征数据；其中，该人脸照片可以是拍摄或扫描的照片，也可以是经过图形处理后的图片。所提供的人脸图片最好是正面、免冠、干净的头像，尺寸和图片格式符合设定的要求。

步骤二、在预制的三维人脸模型贴图中选择与所述人脸特征数据最为匹配的三维人脸模型贴图，其中，预制的三维人脸模型贴图可以是由虚拟世界游戏开发商或者服务提供商预先制作完成的；

步骤三、将该人脸照片与三维人脸模型贴图进行图片合成。合成的方式可以是，以鼻尖为基准点生成统一的贴图，最后按照对应的人脸特征数据贴图贴在三维人脸模型贴图上。

其中，由于人脸照片所包含的人脸特征数据的数据量巨大，为了兼顾易用行性和最终效果，所述步骤一中的人脸特征识别具体包括以下步骤：

1)首先识别出人脸肤色、轮廓、眼睛、嘴巴、鼻子；这些特征可以通过现有的计算机视觉技术识别完成，例如，所述人脸轮廓信息可通过对人脸照片进行肤色检测而获得。

采用上述步骤可以提高识别的速度，减少复杂性，减少用户使用时的处理时间，给用户以更好的体验。

其中，在所述步骤3)中还包括角度校正步骤：利用双眼中心连线和此连线中点与嘴巴中心点连线形成的T型对截取后的照片进行角度校正。

其中，在所述步骤3)中还包括照片放缩步骤：利用人脸轮廓的数据对截取后的照片进行统一人脸特征数据尺度的放缩，以方便步骤二中加权值的计算及步骤三的图片合成。

其中，所述步骤二中的选择方法为，根据预制的三维人脸模型贴图的人脸特征数据与识别获取的人脸特征数据的差值加权后的总和进行比较，选择误差最小者。具体可采用如下方式计算：

Δ＝0.15δ_{w_eye}+0.15δ_{h_eye}+0.125δ_{d_eye}+0.1.25δ_{d_eye_nose}+

δ_{d_nose_mouth}+δ_{d_mouth_chin}+0.125δ_{w_mouth}+0.125δ_{h_mouth}

上式中δ_{w_eye}代表眼睛宽度特征值的误差，δ_{h_eye}代表眼睛高度特征值的误差，δ_{d_eye}代表瞳距特征值的误差，δ_{d_eye_nose}代表双眼中心到鼻尖距离特征值误差，δ_{d_nose_mouth}代表鼻尖到嘴巴中心点距离特征值的误差，δ_{d_mouth_chin}代表嘴巴中心到下巴距离特征值的误差，δ_{w_mouth}代表嘴巴宽度特征值的误差，δ_{h_mouth}代表嘴巴高度特征值的误差，Δ值最小者即为被选择的预制的三维人脸模型贴图。

其中，在选择误差最小的三维人脸模型贴图后，还包括以下修正步骤：以鼻尖所代表的中心线与双眼的距离进行水平方向的线性缩放，并以双眼中心点到鼻尖距离进行中庭的缩放，以鼻尖到嘴巴中心点距离进行下庭的缩放。让经过截取后的照片的人脸特征数据与选择的三维人脸模型贴图的人脸特征数据相对应统一。

其中，在所述步骤三之后，还包括脸部自定义步骤，根据合成后的贴图，由用户自定义编辑调整脸部效果。例如使用画笔、图章等编辑、修饰工具做出包括光照强度在内的各种自定义效果。

本实施例一可以将上传或自定义二维的人脸照片直接生成到三维模型上，由于预制的三维人脸模型贴图本身包含了逆向转换所需的信息，这使得经过处理的人脸图片能够与三维模型更加完美的吻合，合成的图片具有立体效果。即使用户从来没有任何三维的知识，也可以在短时间内创建一个完全属于自己的三维角色，从而应用在多种场合，如网络互动、web2.0、虚拟平台、社区中的个人头像或虚拟人物等。

实施例二

如图2所示，一种计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，包括以下步骤：

步骤二、根据所述人脸特征数据生成三维人脸模型贴图；

步骤三、将该人脸照片与三维人脸模型贴图进行图片合成。

其中，所述步骤一中的人脸特征识别具体包括以下步骤：

1)首先识别出人脸肤色、轮廓、眼睛、嘴巴、鼻子；

3)根据人脸轮廓对照片进行截取，去除除脸部之外的其他部分。

其中，在所述步骤3)中还包括照片放缩步骤：利用人脸轮廓的数据对截取后的照片进行统一人脸特征数据尺度的放缩。

其中，在所述步骤三之后，还包括脸部自定义步骤，根据合成后的贴图，由用户自定义编辑调整脸部效果。

本实施例二的三维人脸模型贴图需要根据所述人脸特征数据生成，在此过程中可能需要花费较多的时间，但其它效果与实施例基本相同。

以上实施例仅用于说明本发明的技术思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的专利范围不限于上述实施例，凡依本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的专利范围之内。

Claims

1、一种计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤三、将该人脸照片与三维人脸模型贴图进行图片合成。

2、根据权利要求1所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：所述步骤一中的人脸特征识别具体包括以下步骤：

1)首先识别出人脸肤色、轮廓、眼睛、嘴巴、鼻子；

4、根据权利要求2所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：在所述步骤3)中还包括照片放缩步骤：利用人脸轮廓的数据对截取后的照片进行统一人脸特征数据尺度的放缩。

5、根据权利要求1所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：所述步骤二中的选择方法为，根据预制的三维人脸模型贴图的人脸特征数据与识别获取的人脸特征数据的差值加权后的总和进行比较，选择误差最小者。

6、根据权利要求5所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：所述总和计算方法为：

Δ＝0.15δ_{w_eye}+0.15δ_{h_eye}+0.125δ_{d_eye}+0.1.25δ_{d_eye_nose}+

δ_{d_nose_mouth}+δ_{d_mouth_chin}+0.125δ_{w_mouth}+0.125δ_{h_mouth}

式中δ_{w_eye}代表眼睛宽度特征值的误差，δ_{h_eye}代表眼睛高度特征值的误差，δ_{d_eye}代表瞳距特征值的误差，δ_{d_eye_nose}代表双眼中心到鼻尖距离特征值误差，δ_{d_nose_mouth}代表鼻尖到嘴巴中心点距离特征值的误差，δ_{d_mouth_chin}代表嘴巴中心到下巴距离特征值的误差，δ_{w_mouth}代表嘴巴宽度特征值的误差，δ_{h_mouth}代表嘴巴高度特征值的误差，Δ值最小者被选择的对象。

7、根据权利要求5所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：在选择误差最小的三维人脸模型贴图后，还包括以下修正步骤：以鼻尖所代表的中心线与双眼的距离进行水平方向的线性缩放，并以双眼中心点到鼻尖距离进行中庭的缩放，以鼻尖到嘴巴中心点距离进行下庭的缩放。

8、根据权利要求1所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：在所述步骤三之后，还包括脸部自定义步骤，根据合成后的贴图，由用户自定义编辑调整脸部效果。

9、一种计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤二、根据所述人脸特征数据生成三维人脸模型贴图；

步骤三、将该人脸照片与三维人脸模型贴图进行图片合成。

10、根据权利要求9所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：所述步骤一中的人脸特征识别具体包括以下步骤：

1)首先识别出人脸肤色、轮廓、眼睛、嘴巴、鼻子；

11、根据权利要求10所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：在所述步骤3)中还包括角度校正步骤：利用双眼中心连线和此连线中点与嘴巴中心点连线形成的T型对截取后的照片进行角度校正。

12、根据权利要求10所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：在所述步骤3)中还包括照片放缩步骤：利用人脸轮廓的数据对截取后的照片进行统一人脸特征数据尺度的放缩。

13、根据权利要求9所述的计算机虚拟世界中人脸部三维贴图方法，其特征在于：在所述步骤三之后，还包括脸部自定义步骤，根据合成后的贴图，由用户自定义编辑调整脸部效果。