面向真人三维虚拟试衣的脸部特征提取与重构

论文摘要

三维虚拟试衣技术是当今服装领域的研究热点。但国内外目前的虚拟三维试衣都是基于人台（标准人体模特）的试衣。由于技术的原因和保护人体隐私的原因,现在能够实现的虚拟三维试衣都是将衣服穿在利用计算机软件事先做好的模特上的,模特有着固定的面孔,脸部特征无法改变。试衣时没有考虑真人的脸型、肤色、发型、头发颜色等特征,而这些特征对于服装款式设计、色彩设计以及服装着装效果等是至关重要的。本文的工作是面向真人的服装三维虚拟试衣技术的重要组成部分。提取和重构真人的脸型、肤色、发型及头发颜色等特征,使虚拟再现的真人人体模型更为逼真。以便设计师在这个虚拟三维真人人体模型上,进行个性化服装三维虚拟设计与试衣。三维虚拟试衣的人模脸部特征重构有特殊要求,真人脸型的展示既要满足试衣效果的需求,同时又要保护真人的隐私。本文所进行的研究都是围绕这个特殊的技术要求开展的。本文利用数字化技术,面向真人三维虚拟试衣,进行脸部特征提取与重构。主要完成了以下工作:选取上海青年女性为研究样本,对真人脸型进行数字化提取和分类,获得大量真人脸部特征数据及其数值区间,实现真人脸部特征尺寸提取、转换;完成脸部尺寸与三维试衣软件V-Sticher脸部区间转换及V-Sticher中人模脸部特征相关分析;运用数码相机对真人肤色进行提取及数字化分析,同时对三维试衣软件V-Sticher中所建人模己有肤色进行肤色对应,完成了真人与人模肤色的统一构建;对女性发型进行归一化处理和分类;初步研究分析发型、脸型、肤色对试衣美学效果影响。基于以上研究分析,编制了面向虚拟试衣的三维脸部特征转换软件,实现三维测量系统与三维试衣系统的异构集成,建立面向真人三维虚拟试衣的三维脸部特征提取与重构系统,最终完成了真人与三维虚拟试衣人模之间的脸部特征的有效连接。本文解决了试衣的人模真实性问题,为虚拟试衣提供了一种体现真人脸部特征的有效方法;同时为生物医学、生物信息学提供一种人脸仿真再建技术。在服装领域以及交互教学、医学训练和三维动画等领域都有广泛的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的来源、背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 人体三维测量方法
• 1.2.2 人脸三维测量方法
• 1.2.3 人体三维自动测量系统
• 1.2.4 脸部特征尺寸提取
• 1.2.5 脸部肤色提取
• 1.3 研究内容及创新点
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 创新点
• 1.4 研究方法及设计方案
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 设计方案
• 1.5 实验用仪器及软件
• 第二章 人脸特征尺寸提取与转换
• 2.1 脸部特征尺寸提取
• 2.1.1 人脸组织结构分析
• 2.1.2 国标中头面部尺寸定义
• 2.1.3 V-Sticher中人模脸部尺寸定义
• 2.1.4 脸部尺寸提取
• 2.2 脸部尺寸与V-Sticher中脸部区间转换
• 2.2.1 多元回归分析
• 2.2.2 转换方程式的获得
• 2.2.3 转换系统功能设计
• 2.2.4 系统算法及实现
• 2.3 基于V-Sticher脸部关键尺寸相关分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 脸型的聚类分析与识别
• 3.1 脸型的特征
• 3.2 几种脸型分类方法
• 3.2.1 素描美术学中的脸型分类
• 3.2.2 人体观察学中的脸型分类
• 3.2.3 模式识别中的脸型分类
• 3.2.4 人体测量学中的脸型分类
• 3.2.5 本文所采用的脸型分类方法
• 3.3 基于人体测量学的脸型特征提取
• 3.3.1 测量项目
• 3.3.2 测量指数
• 3.3.3 测量仪器及对象
• 3.4 数据分析
• 3.4.1 K均值聚类分析
• 3.4.2 脸型分类
• 3.4.3 相关性分析
• 3.4.4 显著性分析
• 2检验'>3.4.5 X²检验
• 3.5 脸型分类识别器
• 3.5.1 系统功能设计
• 3.5.2 系统算法流程图及实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 人脸肤色数字化采集及分析
• 4.1 肤色的特点及研究的基本现状
• 4.1.1 肤色的特点
• 4.1.2 肤色研究的基本现状
• 4.1.3 颜色变换空间
• 4.2 现有肤色数据采集方法
• 4.2.1 主观测量法
• 4.2.2 客观测量法
• 4.3 数码相机进行肤色采集的合理性分析
• 4.3.1 数码相机进行肤色采集的合理性
• 4.3.2 数码相机采集信息的优势
• 4.4 肤色样本采集
• 4.4.1 标准照明体和标准光源
• 4.4.2 采集方法及拍摄环境
• 4.5 数码图像校正与分析
• 4.5.1 图像处理软件的选取
• 4.5.2 面部数码图像的色彩分析
• 4.6 数据分析
• 4.6.1 散点图分析
• 4.6.2 聚类分析
• 4.6.3 肤色范围的构建
• 4.7 V-Sticher肤色提取及分析
• 4.7.1 V-Sticher肤色分析
• 4.7.2 V-Sticher肤色提取及分析
• 4.7.3 V-Sticher与所建肤色范围的统—构建
• 4.8 本章小结
• 第五章 脸型、肤色、发型与试衣美学的关联
• 5.1 脸型与试衣美学
• 5.1.1 脸型与领型
• 5.1.2 脸型与服装廓形
• 5.2 肤色与试衣美学
• 5.2.1 视觉平衡理论
• 5.2.2 色彩四季理论
• 5.2.3 基于色彩四季理论的配色方案
• 5.3 发型与试衣美学
• 5.3.1 发型的分类
• 5.3.2 发色与服装色彩
• 5.3.3 发型与服装
• 5.4 本章小结
• 第六章 面向真人三维虚拟试衣的脸部特征转换系统及脸部重构
• 6.1 开发环境介绍
• 6.2 系统设计流程
• 6.2.1 系统设计
• 6.2.2 界面运行
• 6.3 脸部重构
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 研究总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
• 致谢