CN115761124A - 一种头型三维建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头型三维建模方法，可以快速对常规头型客户进行快速三维建模，还可以不断扩充数据库信息，逐步覆盖绝大数人群，不但可以快速对常规头型客户进行快速三维建模，还可以不断扩充数据库信息，逐步覆盖绝大数人群。本发明所述的一种头型三维建模方法，通过对不同脸型进行分类，采集若干关键点三维坐标，然后通过各个点拟合成为面的方式，快速建立头部三维模型，可以通过调整采集关键点的数量来满足不同建模精度的要求，方法简单，无需采用发套/头套、扫描，也无需拼接等处理。

Description

一种头型三维建模方法

【技术领域】

本发明属于发型设计技术领域，具体涉及一种头型三维建模方法。

【背景技术】

发型设计是一门综合的艺术，其涉及往往受到多种因素的影响，如人体的头型、脸型、五官、身材、年龄等，也受到个人职业、肤色、着装、个性嗜好、季节、发质、适用性和时代性的影响。此外，人体的发型设计还受到人体头部状态的影响，不同的头部状态对于同一发型的呈现有着较大的差异；因此，在发型设计时，需要综合考虑多方面的因素。随着人们生活水平的不断提高，人们对于发型的要求也越来越高，已经不仅仅局限于以往简单的生活需要，而是对于其有了更高的要求，往往需要体现出不同的个性和不同的审美标准，从而达到提高个人气质及形象与魅力的目的。

目前，对于发型的呈现往往需要借助发型师或者理发师来实现，而各个发型师或者理发师对于发型的呈现又受到其技术熟练程度和工作状态的影响，往往在对同一发型的多次呈现时会产生一定的差异，尤其是将同一发型应用到不同头型上时，上述差异会显得格外的明显，这势必会降低发型复用的准确性。虽然现有技术中已有一些发型设计软件，可帮助人们实现发型的在线设计，如在网上上传一张图像或拍一张照片，进行一系列的发型设计，供设计需求者将发型打印出来或者记下序号，再到理发店再让发型师参照设计。而现有技术中的发型设计软件大多是应用已设计好的发型模型，往往缺乏个体的头部形态、头皮及头发等数据的支撑，或个体的数据不够全面、精细、具体，因此此类发型设计只能算是一种发型佩戴，将已设计好的发型模型犹如一顶帽子被戴在头上，缺乏真实感，而且该发型与个体的头部形态往往无法充分贴合，人体的头形千差万别，使得发型匹配出来的效果往往会和实际情况存在很大的差异。再者，每一个体头上的头发分布情况、数量、粗细、浓密、润泽、柔软性、弹性等等数据都不尽相同，根据某一个体而设计好的发型模型，很难在另一个体的头上完全重现出来。因此，个人通过目前的发型设计软件设计并选择出发型时，往往很难准确判断出其自身的头型、头发等数据是否满足该发型模型的条件，判断是否能在其头上修剪出该发型，并确保修剪出的发型与设计出的发型之间的效果一致。

随着计算机图形学与图像处理技术的长足发展，作为二学科交叉领域的三维人脸建模技术在游戏动漫、医学和整容、影视广告、视频会议和可视电话等相关行业得到了广泛的应用，并逐渐成为研究的热点问题。当前关于三维人脸建模的主要技术包括如下几种：

1、基于三维扫描仪等的三维人脸建模：主要指利用三维数字扫描仪对人脸进行扫描来获取人脸的三维信息，根据获取的三维数据在计算机中进行人脸模型的三维重建，该方法能够获得精确的人脸模型。然而，采用三维扫描仪等硬件设备进行三维人脸建模的方法通用性和灵活性较差，操作较为复杂，且其硬件设备的成本也较高，一般只适用于某些特殊的场合。

2、基于图像的人脸建模方法：主要指通过单视点或多视点人脸图像或视频序列，获得人脸特征点的三维信息，利用该信息来重构人脸的三维几何模型。基于图像的人脸建模方法主要分为基于单幅人脸图像的建模和基于多幅人脸图像的建模。

3、基于单幅人脸图像的建模：一般是指通过采集单张人脸的图像进行数据的分析以及人脸的拟合与三维重建，其基本方法都是通过微侧的人脸图像或图像上的明暗信息来进行人脸模型上深度信息的判断，从而完成三维人脸的建模工作。然而，采用单幅人脸图像进行建模的方法需要在人脸的形状和相貌之间做出取舍，难以精确地拟合出与真实人脸相符的模型。由于人脸的左右两边并不完全对称，因此当利用微侧的人脸进行深度信息的采集时，必然导致重建后人脸相貌的失真；而利用人脸正面图像的阴影与高光进行深度信息计算时，由于计算复杂、运算时间长、计算结果的可靠性差等不足，往往难以获得较好的效果。

4、基于多幅人脸图像的建模：指通过多幅多角度的人脸图像，如正面、左侧面、右侧面等图像来获取更多人脸的三维数据来进行人脸的三维建模。基于多幅人脸图像的建模能够更直观、完整地获得人脸的正面纹理信息、深度信息等，从而有利于建立起更加精确的三维人脸模型。然而，采用多幅人脸图像进行建模的方法固然能够较为完整地获得人脸的正面纹理、人脸深度等信息，但其在一定程度上增加了人工操作的步骤，降低了操作的灵活性。且在一些手持设备上，使用者难以较为方便地提供满足要求的侧面图像，这对人脸建模的精确度也造成了很大的影响。

目前对头型的测量和三维建模一般通过三维扫描实现，而三维扫描时头发会影响头型建模，所以只能将头型用弹性材质包住之后才能慢慢扫描，并将扫描得到的模型存储在计算机中，但是这种建模方法流程繁琐，速度慢，也不是很精确。

【发明内容】

针对目前三维扫描时需要先将头型用弹性材质包住之后才能慢慢扫描，并将扫描得到的模型存储在计算机中，但是这种建模方法流程繁琐，速度慢，也不是很精确的问题，本发明提供了一种头型三维建模方法，可以快速对常规头型客户进行快速三维建模，还可以不断扩充数据库信息，逐步覆盖绝大数人群。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种头型三维建模方法，包括如下步骤：

1)首先将不同的脸型进行归类，根据归类，收集不同的脸型的头型并采集若干个数据样本，存储于计算机系统中，样本头型要求无外伤、无疤痕，头发为自然黑色，采集的数据样本包括：

a.将头型按照立正状态姿势，分别从正面、侧面和顶面拍照或影像记录，记录该脸型、头型下的照片或影像形态，作为样本数据库供后期对比使用；

b.在步骤a的固定状态下，在脖子以上区域采集并记录若干个敏感点的三维坐标，记录后存储计算机内作为样本数据库供后期对比使用；

c.在步骤a的固定状态下，在受采集者剃光所有头发、只留头发根部的状态进行连续扫描采集，采集后的头型以能分辨头皮上的头发根部为准，统计头发密度，得到精确的头型数据并存储；

d.把采集到的头型三维模型表面分成若干个区域，每个区域以长方形为主，避免三角形，分区时，各区的交点以步骤b中的敏感点为节点；

e.在步骤d的基础上，将采集到的头型三维模型表面各区再细分为若干个片状网格，用曲线拟合片状各点，保存拟合曲线及其参数；

2)在步骤e建好数据库的基础上，对客户进行头型三维建模：

f.将客户参照在步骤a的固定状态下，进行侧面、正面、顶部拍摄影像，并与数据的影像做比对，选择出脸型最接近或差异最小的脸型，并锁定该脸型下的数据；

g.将客户参照在步骤a的固定状态下，采集客户的敏感点坐标并记录，将敏感点坐标数据与在步骤f中锁定的脸型数据做对比，如在误差范围内，则利用类似拟合的曲线来拟合出客户的头型三维数据；如果不在误差范围内，则进行预警，对该头型进行采集，并存储到步骤f锁定的数据库下，对数据库进行扩充。

本发明中：

步骤1)所述的不同的脸型，包括椭圆形、方形、长方形、圆形等。

步骤b所述的若干个敏感点的三维坐标，包括下巴最低点1、头顶最高点2、眉间中心点3、后脑勺最凸点4、两侧滴水最下点5、耳廓发际弧线最上点6……等。

和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明所述的一种头型三维建模方法，不但可以快速对常规头型客户进行快速三维建模，还可以不断扩充数据库信息，逐步覆盖绝大数人群。

2、本发明所述的一种头型三维建模方法，通过对不同脸型进行分类，采集若干关键点三维坐标，然后通过各个点拟合成为面的方式，快速建立头部三维模型，可以通过调整采集关键点的数量来满足不同建模精度的要求，方法简单，无需采用发套/头套、扫描，也无需拼接等处理。

【附图说明】

图1为本发明实施例所述的不同的脸型的图；

图2为本发明实施例所述的在脖子以上区域采集并记录若干个敏感点的三维坐标的图；

图3为对比例中将头型用弹性材质包住之后才能慢慢扫描的图；

图4为对比例中将扫描得到的模型存储在计算机中的图。

【具体实施方式】

以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。

实施例：

一种头型三维建模方法，包括如下步骤：

1)首先将不同的脸型进行归类，如椭圆形、方形、长方形、圆形等，根据归类，收集不同的脸型的头型并采集若干个数据样本，存储于计算机系统中，样本头型要求无外伤、无疤痕，头发为自然黑色，采集的数据样本包括：

a.将头型按照立正状态姿势，分别从正面、侧面和顶面拍照或影像记录，记录该脸型、头型下的照片或影像形态，作为样本数据库供后期对比使用；

b.在步骤a的固定状态下，在脖子以上区域采集并记录若干个敏感点的三维坐标，下巴最低点1、头顶最高点2、眉间中心点3、后脑勺最凸点4、两侧滴水最下点5、耳廓发际弧线最上点6……等，记录后存储计算机内作为样本数据库供后期对比使用；

c.在步骤a的固定状态下，在受采集者剃光所有头发、只留头发根部的状态进行连续扫描采集，采集后的头型以能分辨头皮上的头发根部为准，统计头发密度，得到精确的头型数据并存储；

d.把采集到的头型三维模型表面分成若干个区域，每个区域以长方形为主，避免三角形，分区时，各区的交点以步骤b中的敏感点为节点；

e.在步骤d的基础上，将采集到的头型三维模型表面各区再细分为若干个片状网格，用曲线拟合片状各点，保存拟合曲线及其参数；

2)在步骤e建好数据库的基础上，对客户进行头型三维建模：

f.将客户参照在步骤a的固定状态下，进行侧面、正面、顶部拍摄影像，并与数据的影像做比对，选择出脸型最接近或差异最小的脸型，并锁定该脸型下的数据；

g.将客户参照在步骤a的固定状态下，采集客户的敏感点坐标并记录，将敏感点坐标数据与在步骤f中锁定的脸型数据做对比，如在误差范围内，则利用类似拟合的曲线来拟合出客户的头型三维数据；如果不在误差范围内，则进行预警，对该头型进行采集，并存储到步骤f锁定的数据库下，对数据库进行扩充。

图1为不同的脸型的图；

图2为在脖子以上区域采集并记录若干个敏感点的三维坐标的图。

对比例：

现有技术中是只能将头型用弹性材质包住之后才能慢慢扫描，并将扫描得到的模型存储在计算机中。

图3为将头型用弹性材质包住之后才能慢慢扫描的图；

图4为将扫描得到的模型存储在计算机中的图。

结果与讨论：

现有的对整个头型进行三维建模方法中，一般采用扫描法，由于毛发的影响只能建立脸部没有毛发的三维模型；或者通过戴头套/理光头等形式才能对头型进行三维扫描，过程比较繁琐，对整个曲面进行扫描、拼接获得。

本申请实施例的方法，通过对不同脸型进行分类，采集若干关键点三维坐标，然后通过各个点拟合成为面的方式，快速建立头部三维模型，可以通过调整采集关键点的数量来满足不同建模精度的要求，方法简单，无需采用发套/头套、扫描，也无需拼接等处理。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变化，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种头型三维建模方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)首先将不同的脸型进行归类，根据归类，收集不同的脸型的头型并采集若干个数据样本，存储于计算机系统中，样本头型要求无外伤、无疤痕，头发为自然黑色，采集的数据样本包括：

a.将头型按照立正状态姿势，分别从正面、侧面和顶面拍照或影像记录，记录该脸型、头型下的照片或影像形态，作为样本数据库供后期对比使用；

b.在步骤a的固定状态下，在脖子以上区域采集并记录若干个敏感点的三维坐标，记录后存储计算机内作为样本数据库供后期对比使用；

c.在步骤a的固定状态下，在受采集者剃光所有头发、只留头发根部的状态进行连续扫描采集，采集后的头型以能分辨头皮上的头发根部为准，统计头发密度，得到精确的头型数据并存储；

d.把采集到的头型三维模型表面分成若干个区域，每个区域以长方形为主，避免三角形，分区时，各区的交点以步骤b中的敏感点为节点；

e.在步骤d的基础上，将采集到的头型三维模型表面各区再细分为若干个片状网格，用曲线拟合片状各点，保存拟合曲线及其参数；

2)在步骤e建好数据库的基础上，对客户进行头型三维建模：

f.将客户参照在步骤a的固定状态下，进行侧面、正面、顶部拍摄影像，并与数据的影像做比对，选择出脸型最接近或差异最小的脸型，并锁定该脸型下的数据；

g.将客户参照在步骤a的固定状态下，采集客户的敏感点坐标并记录，将敏感点坐标数据与在步骤f中锁定的脸型数据做对比，如在误差范围内，则利用类似拟合的曲线来拟合出客户的头型三维数据；如果不在误差范围内，则进行预警，对该头型进行采集，并存储到步骤f锁定的数据库下，对数据库进行扩充。

2.根据权利要求1所述的一种头型三维建模方法，其特征在于：步骤1)中所述的不同的脸型，包括椭圆形、方形、长方形、圆形。

3.根据权利要求1所述的一种头型三维建模方法，其特征在于：步骤b所述的若干个敏感点的三维坐标，包括下巴最低点1、头顶最高点2、眉间中心点3、后脑勺最凸点4、两侧滴水最下点5、耳廓发际弧线最上点6。

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