颅面复原纹理生成的研究

论文摘要

本文简述了真实感人脸皮肤与皱纹绘制在刑侦、考古、虚拟现实、计算机游戏等领域中的应用，综述了其现状及发展趋势，比较分析了现有的几种方法。针对真实感人脸皮肤与皱纹绘制技术在颅面复原系统中的应用以及现存的算法所生成的皮肤皱纹不自然的问题，提出本文的研究课题。 精细的皮肤结构(本文称为细纹)是增加皮肤表面几何细节的有效方式，也是提高皮肤真实感的有效途径。皮肤细纹生成方法虽然没有颜色纹理映射方法自然和真实，但因其有易用于动画和没有特定人特征的优点，仍然受到广泛关注。目前皮肤细纹生成方法基本都是首先获得皮肤表面的细节纹理图，然后对细节纹理图进行几何纹理映射得到最终的结果，差别仅是获取细纹纹理图的方式各有不同。考虑人的皮肤是自然纹理的一种，为此，本文提出了一种基于分形迭代函数系统(Iterated Function System，IFS)的皮肤细纹生成算法。同时，由于肌肉收缩而形成的表情皱纹与年龄皱纹(本文称为粗纹)是提高皮肤真实感的关键因素，本文也提出了一种基于皱纹纹线提取与分形插值的粗纹生成算法。 另外，由于颅面复原后的面貌缺少毛发，而且五官也容易失真与变形，影响了人的视觉效果，因此本文也提出了一种简单快速的二维五官组合修饰方案，整个方案由建立一个比较完整、有代表性的五官数据库、添加五官以及皮肤上色三部分组成。 实验结果表明，对于给定的颅面采用上述方法修饰后，能提高复原后颅面的真实感与相似度，缩短整个复原过程的周期，提高复原的效率，对加快受害人的寻找和确认起到一定的促进作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 颅面复原简介
• 1.2 纹理生成研究的目的与意义
• 1.3 纹理生成国内外的研究现状
• 1.3.1 纹理法
• 1.3.2 物理模型
• 1.3.3 几何模型
• 1.4 本文的工作及系统框架
• 1.5 本文的组织结构
• 第2章 细纹模型
• 2.1 皱纹的特性
• 2.2 分形迭代函数系统
• 2.2.1 迭代函数系统的工作原理
• 2.2.2 多IFS随机迭代生成算法
• 2.3 细纹纹理图的生成
• 2.3.1 纹理图的基本概念
• 2.3.2 现有的细纹纹理图生成方法
• 2.3.3 基于IFS的细纹纹理图的生成方法
• 2.4 细纹的绘制
• 2.4.1 几何纹理映射基本原理
• 2.4.2 纹理坐标的计算
• 2.4.3 切空间变换
• 2.4.4 几何纹理映射
• 2.5 实验结果
• 2.6 本章小结
• 第3章 粗纹模型
• 3.1 BANDO等人的粗纹模型
• 3.2 基于粗纹纹线提取与分形插值的粗纹模型
• 3.3 分形插值
• 3.3.1 分形插值原理
• 3.3.2 分形插值函数
• 3.4 粗纹的绘制
• 3.4.1 粗纹纹线的提取
• 3.4.2 分形粗纹的生成
• 3.4.3 粗纹形状控制函数
• 3.4.4 网格细化与变形
• 3.5 实验结果
• 3.6 本章小节
• 第4章 二维修饰
• 4.1 二维修饰的意义以及依据
• 4.2 建立五官数据库
• 4.3 添加五官
• 4.4 皮肤上色
• 4.5 实验结果
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统集成与实现
• 5.1 系统的开发环境
• 5.2 MAT文件格式的数据读写与图像的绘制
• 5.2.1 MAT文件格式简述
• 5.2.2 编译环境的设置
• 5.2.3 Mat文件格式数据的读取
• 5.2.4 图像的绘制
• 5.3 本章小结
• 结论
• 附录Ⅰ 三维颅面数据读取与图像显示代码
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文