基于二维图像的三维人脸建模(21)

根据二维图像重建三维图形

基于二维图像的三维人脸建模技术研究

人脸模型，省去了大量繁琐的建模工作。往往用第三方建模软件导出的人脸模型，有成千上万个数据点，虽然大量的数据增加了模型的精确度，然而过量的数据点导致人脸模型中三角面片数量的剧增，加深了模型结构拓扑关系的复杂程度，使实现人脸动画更加困难，从而限制了人脸建模的应用范围，而且这些都不利于模型调整和重构，限制了不同个性化人脸的设计需求。所以，必须选取几何结构简单、数量适中但又能恰当体现人脸细节的三维人脸模型。

本文从 Poser7.0中获取一个通用人脸模型[46]。从Poser7.0中导出的三维通用人脸模型文件格式为.vtx，命名为man.vtx。当然还有很多其它格式的导出文件，这些文件虽然描述的都是同一个对象，但文件内部数据的组织方式有很大区别。man.vtx中人脸模型包含三个组成部分，前两个组成部分分别是左眼球object1和右眼球object2，第三个组成部分是人头模型object3，对这三个组成部分分别进行数据信息的提取和保存，每一部分包括四个不同的数据段。

(1)顶点坐标数据段 记录三维网格模型上每个顶点的三维空间坐标。模型上顶点总数为4130。

(2)三角面片数据段 通用三维网格模型是由很多三角面片组成，每个三角面片都有三个顶点，三角片元数据包含了所有三角面片对应顶点的下标。在通用模型中三角面片总数为8176，其中头部的三角片总数为6928，左右眼球的三角片总数各为624。

(3)顶点法向量数据段 记录三维网格模型上每个顶点的法向量。

(4)网格顶点纹理坐标数据段 记录三维网格模型上每个顶点在二维纹理空间所对应的纹理坐标，为后面的纹理映射工作奠定了基础。

基于导出通用模型文件的数据分布情况，考虑到本文是针对人脸表面进行建模，保留了左右眼球，牙齿和舌头以及耳朵等细节特征，并且可以根据这些部位不同的特点对它们进行分别建模，从而可以提高建模质量和最终效果。这样可以使模型更加生动逼真，还可以提高特征点选择的精确度，从而为下一步的建模和人脸动画工作打下良好的基础。处理完毕的网格模型正侧面如图3-1，3-2所示。

17