專利名稱：一種三維人臉表情的去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于表情模型的三維人臉表情去除方法，尤其涉及一種以建立表 情模型和表殘差模型、基于統(tǒng)計(jì)建模的三維人臉表情去除方法。
背景技術(shù)：
三維人臉表情在日常生活和交流中起著重要的作用，它與人的生理和心理行為有 著密切聯(lián)系。越來(lái)越多的研究人員開始對(duì)人臉表情進(jìn)行研究。因?yàn)槿四槺砬樽兓瘯?huì)影響自 動(dòng)人臉識(shí)別系統(tǒng)的準(zhǔn)確率，所以表情去除的研究也逐漸成為研究領(lǐng)域關(guān)注的問(wèn)題。三維人臉表情去除技術(shù)是研究領(lǐng)域的新問(wèn)題，缺少已有的成熟方法作為參考。如 何對(duì)表情進(jìn)行定量度量是該技術(shù)需要解決的難題，目前缺少對(duì)表情進(jìn)行定量度量的有效方 法。因此，本文提出的三維人臉表情去除方法能夠有效解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于表情模型和表情殘差模型的三維人臉表情去除 方法，其步驟如下(1)三維人臉模型非剛性變形對(duì)齊將通用模型G向每一個(gè)三維人臉模型0進(jìn)行 非剛性對(duì)齊，并用變形后的通用模型代替原來(lái)的三維人臉模型；步驟(1)采用的變形方法是基于能量最小化的迭代變形方法。定義了兩個(gè)能量函 數(shù)，分別是平滑誤差函數(shù)
權(quán)利要求
一種三維人臉表情的去除方法，步驟如下1)三維人臉模型非剛性變形對(duì)齊將一個(gè)通用人臉網(wǎng)格模型向每一個(gè)待處理的三維人臉模型進(jìn)行非剛性變形對(duì)齊，變形后的通用網(wǎng)格模型在形狀上與原來(lái)的模型保持一致；用變形后的網(wǎng)格模型代替原來(lái)的三維人臉模型，用于后續(xù)步驟；2)建立表情空間經(jīng)過(guò)步驟1)處理后，選取某類情感表情模型若干個(gè)組成表情模型訓(xùn)練樣本集，其中每個(gè)模型分別對(duì)應(yīng)不同的人；利用主測(cè)地分析方法對(duì)該訓(xùn)練集中樣本的法向量特征進(jìn)行分析，得到主測(cè)地子空間的投影矩陣，以及該訓(xùn)練樣本集中的模型經(jīng)投影后，在主測(cè)地子空間中的表示，該子空間即為表情空間；3)表情殘差空間的計(jì)算按照步驟2)中的樣本選取方法，對(duì)表情模型訓(xùn)練樣本集中的每個(gè)情感模型，找到與之對(duì)應(yīng)的中性表情模型，組成一個(gè)樣本對(duì)；將符合上述要求的所有樣本對(duì)組成表情殘差模型訓(xùn)練樣本集；對(duì)該樣本集中的每個(gè)樣本對(duì)，計(jì)算其表情殘差向量，所有計(jì)算得到的表情殘差向量組成表情殘差空間；4)建立表情空間和表情殘差空間的映射關(guān)系經(jīng)過(guò)步驟2)和步驟3)的計(jì)算后，得到樣本集在表情空間和表情殘差空間中的表示，利用徑向基函數(shù)回歸方法建立兩個(gè)空間的映射關(guān)系；5)表情殘差推導(dǎo)及表情去除對(duì)每個(gè)情感測(cè)試模型，首先按照步驟2)中方法計(jì)算其在表情子空間中的低維表示；其次利用步驟4)中得到的空間映射關(guān)系，推導(dǎo)出其表情殘差；最后，利用泊松變形的方法將推導(dǎo)出的表情殘差作用于情感模型，確定出向?qū)?，基于向?qū)У奶荻葓?chǎng)計(jì)算，從而達(dá)到表情去除的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于表情模型的三維人臉表情去除方法，其特征是步驟1) 的非剛性變形技術(shù)采用了迭代的能量最小化方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于表情模型的三維人臉表情去除方法，其特征是步驟(1) 迭代的能量最小化方法如下定義式(1)和式(2)所示的兩個(gè)能量函數(shù)，分別是平滑誤差函數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于表情模型的三維人臉表情去除方法，其特征是步驟2) 的建立表情空間是采用主測(cè)地分析對(duì)該訓(xùn)練集中樣本的法向量特征進(jìn)行分析，得到訓(xùn)練樣本在主測(cè)地子空間中的表示，該子空間即為表情空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于表情模型的三維人臉表情去除方法，其特征是步驟3) 中的表情殘差計(jì)算用于度量同一個(gè)人的情感模型和中性模型之間的變化差異，表情殘差空 間可以用于定量描述某種的表情變化規(guī)律。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于表情模型的三維人臉表情去除方法，其特征是步驟4) 中采用徑向基函數(shù)回歸的方法建立表情空間和表情殘差空間之間的映射關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于表情模型的三維人臉表情去除方法，其特征是步 驟⑷中使用的徑向基函數(shù)如公式⑷所示
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于表情模型的三維人臉表情去除方法，其特征是步驟5) 采用的表情殘差推導(dǎo)方法需要首先，計(jì)算測(cè)試情感模型在表情空間中的低維表示；其次， 利用步驟4)中得到的空間映射關(guān)系，推導(dǎo)出其表情殘差；最后，利用推導(dǎo)出的表情殘差對(duì) 測(cè)試情感模型進(jìn)行變形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于表情模型的三維人臉表情去除方法，其特征是步驟5) 中采用變形技術(shù)是基于泊松方程的變形技術(shù)，其線性系統(tǒng)如下式AU = b-^(cot(ay) + cot(^)) jeN(i)Aii =-Σ A>k i = jkeN(i)0其它其中i，j是網(wǎng)格頂點(diǎn)的索弓I，N(i)是網(wǎng)格頂點(diǎn)i的鄰接頂點(diǎn)索引，Aij是距陣A的(i， j)位置的分量，U是變形后網(wǎng)格中任一頂點(diǎn)的坐標(biāo)分量，b是安裝表情殘差修改后梯度向量 場(chǎng)的散度，矩陣A是拉普拉斯算子在網(wǎng)格M上構(gòu)建的一個(gè)稀疏矩陣，Cii1是網(wǎng)格中索引為ι和j+Ι的頂點(diǎn)相連的邊、(J+1)與網(wǎng)格中索引為j和j+Ι的頂點(diǎn)相連的e」,(J+1)的夾角，β ij 是網(wǎng)格中索引為i和j_l的頂點(diǎn)相連的邊、(η)與網(wǎng)格中索引為j_l和j的頂點(diǎn)相連的eo-D.j的夾角。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于表情模型的三維人臉表情去除方法，其特征是步驟5) 中基于向?qū)У奶荻葓?chǎng)計(jì)算是對(duì)每個(gè)三角面片、建立局部坐標(biāo)系，然后用推導(dǎo)出的表情殘差 &進(jìn)行變換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維人臉表情去除方法，步驟如下(1)三維人臉模型的非剛性對(duì)齊；(2)建立表情空間；(3)表情殘差空間的計(jì)算；(4)建立表情空間和表情殘差空間的映射關(guān)系；(5)表情殘差推導(dǎo)和表情去除。本發(fā)明可有效去除三維人臉模型上的表情，得到中性模型。
文檔編號(hào)G06T17/00GK101976454SQ20101029677
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者吳朝暉, 潘綱, 韓松 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)