一種基于三角網(wǎng)格化的人物圖像瘦臉處理方法技術(shù)

一種基于三角網(wǎng)格化的人物圖像瘦臉處理方法，屬于計算機應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。采用三角剖分與特征點提取技術(shù)，并采用相關(guān)幾何方法，對圖像進(jìn)行操作，包括人臉特征點提取及三角網(wǎng)格化、人物臉部輪廓曲率估算、調(diào)整特征點、構(gòu)建新三角網(wǎng)格并生成新圖像等步驟。本發(fā)明專利技術(shù)考慮到現(xiàn)有人們對于美觀的追求與相關(guān)技術(shù)的空白，提出此一數(shù)字圖像自動化瘦臉美化方法。該方法僅需要載入需要進(jìn)行瘦臉的原始源圖像，便可以簡單且快速的得到瘦臉美化效果，充分滿足了當(dāng)下人們對于審美的追求，而又無須承擔(dān)昂貴的成本與高度的風(fēng)險。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，具體的涉及一種基于三角網(wǎng)格化的人物圖像瘦臉 處理方法。
技術(shù)介紹
隨著計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展，圖像的美化變得越來越簡便與普及。而在這其 中，人臉的美化更是得到了人們廣泛的關(guān)注與青睞。愛美之心，人皆有之。每個人都希望自己能夠擁有更加精致美麗的臉龐。而整形 手術(shù)高額的費用與過高的手術(shù)風(fēng)險使得大部分人望而卻步。但通過數(shù)字圖像處理對自己的 形象進(jìn)行改善美化卻簡單安全得多，不光能得到人們希望的理想效果，也能使人得到心情 上的愉悅。于是為了解決此一問題，數(shù)字圖像編輯軟件成為了很多人的選擇。然而，數(shù)字圖像編輯軟件雖然可以用來對數(shù)字圖像進(jìn)行細(xì)部的編輯，優(yōu)化。但是并 非所有的使用者都能嫻熟的使用圖像編輯軟件，因此也造成了使用者難以入門的問題。所以人們提出了利用計算機數(shù)字圖像處理技術(shù)，自動的對人臉進(jìn)行美化，如中國 專利申請200910001234. 7所介紹的，對人臉肌膚的噪聲(雀斑、黑斑、毛細(xì)孔或細(xì)紋)進(jìn)行處 理。但是，就如同整容一樣，對于肌膚的美化往往是次要的，人們更關(guān)注臉型的美化，例如怎 樣讓自己的臉變得更瘦，更修長。而三角剖分技術(shù)可以用來對人物的圖像進(jìn)行瘦臉，達(dá)到美化的目的。所謂三角剖 分，就是把物體的表示，轉(zhuǎn)換到一個多邊形表示的過程。該步驟用于基于多邊形的繪制，其 中對象從球面，圓錐面等等這樣的抽象的表示，分解成所謂的“網(wǎng)格”，它是互相連接的三角 型的網(wǎng)絡(luò)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
鑒于以上問題，本專利技術(shù)公開了一種基于三角網(wǎng)格化的人物圖像瘦臉方法。針對現(xiàn) 有問題的需求加以解決。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案一種基于三角網(wǎng)格化的人物圖像瘦臉方法，運用圖像三角剖分技術(shù)，并采用相關(guān) 數(shù)學(xué)方法，對圖像進(jìn)行操作。該基于三角網(wǎng)格化的人物圖像瘦臉方法有步驟如下 第一步，人臉特征點提取及三角網(wǎng)格化利用特征點提取技術(shù)獲得16個人臉的下半部特征點；按照一定次序?qū)?6個特征 點進(jìn)行三角劃分，最終形成由人臉的外部輪廓及下唇所組成的三角網(wǎng)格化拓?fù)涞诙剑宋锬槻枯喞使浪阍谝阎四樛獠枯喞卣鼽c的條件下，通過拉格朗日插值法，公式如下KL(x) :=Y^y J. (X)(I)j=o對離散特征點進(jìn)行計算，其中每個Ij(X)為拉格朗日基本多項式，其表達(dá)式為IAx):= Π =(U (Hp)…(2)-X1 (Xj-X0) (Χ;-Χ;- ΗΧ, — X產(chǎn)I) (Xj -Xk)拉格朗日基本多項式L(X)的特點是在上取值為1，在其他的點Xi, i古j上取值為O。通過計算，可以得到人臉外部輪廓的近似曲線方程。再通過對此近似曲線方程求一階導(dǎo)數(shù)及二階導(dǎo)數(shù)，并結(jié)合平面曲線的曲率公式，公式如下~丨 ,(3)(I +廠廣可以求得各個離散點的曲率值集合；第三步，構(gòu)建新特征點根據(jù)步驟二得到人臉外部輪廓上各個離散特征點的曲率值集合，再結(jié)合既得經(jīng)驗值對曲率值集合進(jìn)行分析與 計算，對于所有不滿足標(biāo)準(zhǔn)的特征點集合，根據(jù)不同曲率值，對應(yīng)原有特征點，使用比例變化構(gòu)建新的人臉外部輪廓的特征點，且滿足曲率約束條件及平滑約束條件，最終形成一組新的人臉外部輪廓特征點；第四步，構(gòu)建新三角網(wǎng)格并生成新圖像對原有下唇特征點以及步驟三得到的新的人臉外部輪廓特征點進(jìn)行三角劃分，通過原始三角網(wǎng)格化圖像對新生成的三角網(wǎng)格化圖像進(jìn)行像素覆蓋，形成計算處理后的人物圖像，實現(xiàn)人物圖像的瘦臉美化；本專利技術(shù)通過以上四個步驟，基于特征點提取與三角網(wǎng)格化技術(shù)，以及相關(guān)數(shù)學(xué)理論的應(yīng)用，對人物的數(shù)字圖像進(jìn)行瘦臉美化，附圖說明圖1是本專利技術(shù)的三角網(wǎng)格化圖。圖2a是原始人物圖像。圖2b是瘦臉處理后的人物圖像。具體實施方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實例，對本專利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本專利技術(shù)提出了，該方法具體實施步驟首先，加載源圖像，利用人臉特征點提取技術(shù)，獲得人臉圖像的面部特征點，從中選取臉部外部輪廓與下唇部分的特征點，生成編號為I一 16的特征點接著，利用三角剖分技術(shù)，按照特征點序號，依次將特征點按一定順序相連，將人臉下頜部分曲線所圍成的平面圖形轉(zhuǎn)化為由一個個三角形網(wǎng)格所組成的多邊形平面圖形， 完成對人臉的三角剖分，得到三角網(wǎng)格化拓?fù)鋱D如圖1所示；然后，對人物的臉部輪廓曲率進(jìn)行估算。人物臉部輪廓的曲率根據(jù)臉部形狀的不同而不同。較為標(biāo)準(zhǔn)臉型在臉部輪廓上各特征點處的曲率值較小，而且從雙頰向下巴的方向，各特征點處的曲率值嚴(yán)格增大，形成升序；由于圖像采集到的是離散的特征點，所以無法直接計算各個特征點處的曲率值。 因此，可以利用拉格朗日插值法對離散點進(jìn)行計算，估算出經(jīng)過各離散點的平面曲線方程。 拉格朗日插值法公式如下kIAx)= YjyJ{x)(I)/=O其中每個Ij(X)為拉格朗日基本多項式,其表達(dá)式為Ij(X)..= Π=—xU) (X —(2)…-X3- X1— & )(Xj — Xj-1 ) (Xj - 十I )(X; — Xk ) 拉格朗日基本多項式Ij(X)的特點是在Xj上取值為1，在其他的點Xi, i古j上取值為O。利用拉格朗日插值法，可以近似的得到經(jīng)過各離散點的曲線方程，從而進(jìn)一步得到曲線方程在各離散點的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)。已知了各點的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)便可以通過平面曲線的曲率公式，求得各離散點的曲率值。平面曲線的曲率公式如下IyJ(3)(1 +少 2)3/2由以上得出的結(jié)論，可以對當(dāng)前圖像人臉輪廓計算得到的曲率值進(jìn)行判定，當(dāng)?shù)玫降那手导戏謩e滿足以上結(jié)論中較為標(biāo)準(zhǔn)臉型的各個條件，則此人臉圖像已經(jīng)較為美觀，無需進(jìn)行美化；否則，說明人物臉部輪廓不夠美觀，需要進(jìn)行處理、美化；下一步，需要通過已知曲率構(gòu)造新的特征點，各個特征點所對應(yīng)的曲率不同。在這里，根據(jù)不同的曲率值按不同的比例對原特征點進(jìn)行位置上的調(diào)整，構(gòu)造一組新的人臉外部輪廓特征點。新構(gòu)造的特征點集需要滿足兩個約束。其一，曲率約束新構(gòu)造的特征點集所構(gòu)成的新曲線在各新特征點處的曲率值應(yīng)趨于合理，明顯小于原有曲率值；其二，平滑約束新構(gòu)建的特征點應(yīng)能形成一條較為平滑的曲線，用數(shù)學(xué)語言描述即為，新構(gòu)建的特征點所構(gòu)成的新曲線在相鄰各新特征點處的二階導(dǎo)數(shù)之間的差值在足夠小的可容許范圍內(nèi)。滿足以上兩條約束的新特征點集將被選擇為最終的新特征點集。最后，對原有下唇特征點以及上一步得到的新的人臉外部輪廓特征點重新進(jìn)行三角剖分，得到類似于圖1的三角網(wǎng)格化圖；再通過原始三角網(wǎng)格化圖像對新生成的三角網(wǎng)格化圖像進(jìn)行像素覆蓋、填充，形成計算處理后的人物圖像，實現(xiàn)人物圖像的瘦臉美化。如圖2a，2b，為瘦臉美化處理實例中原始源圖像與最終效果圖像。權(quán)利要求1.，利用人臉特征點采集技術(shù)，并采用三角網(wǎng)格化等技術(shù)，對人臉圖像進(jìn)行操作；其特征包括以下步驟 第一步，人臉特征點提取及三角網(wǎng)格化 利用特征點提取技術(shù)獲得16個人臉的下半部特征點；按次序?qū)?6個特征點進(jìn)行三角劃分，最終形成由人臉的外部輪廓及下唇所組成的三角網(wǎng)格化圖； 第二步，人物臉部輪廓曲率估算 在已知人臉外部輪廓特征點的條件下，通過拉格朗日插值法，對離散特征點進(jìn)行計算，估計人臉下部曲率，得到人臉外部輪廓的近似曲線方程；再通過對此近似曲線方程求一階導(dǎo)數(shù)及二階導(dǎo)數(shù)，并結(jié)合平面曲線的曲率公式，求得各個離散點的曲率值集合； 第三步，調(diào)整特征點 根據(jù)第二步得到人臉外部輪廓上各個離散特征本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于三角網(wǎng)格化的人物圖像瘦臉處理方法，利用人臉特征點采集技術(shù)，并采用三角網(wǎng)格化等技術(shù)，對人臉圖像進(jìn)行操作；其特征包括以下步驟：第一步，人臉特征點提取及三角網(wǎng)格化利用特征點提取技術(shù)獲得16個人臉的下半部特征點；按次序?qū)?6個特征點進(jìn)行三角劃分，最終形成由人臉的外部輪廓及下唇所組成的三角網(wǎng)格化圖；第二步，人物臉部輪廓曲率估算在已知人臉外部輪廓特征點的條件下，通過拉格朗日插值法，對離散特征點進(jìn)行計算，估計人臉下部曲率，得到人臉外部輪廓的近似曲線方程；再通過對此近似曲線方程求一階導(dǎo)數(shù)及二階導(dǎo)數(shù)，并結(jié)合平面曲線的曲率公式，求得各個離散點的曲率值集合；?第三步，調(diào)整特征點根據(jù)第二步得到人臉外部輪廓上各個離散特征點的曲率值集合，再結(jié)合既得經(jīng)驗值對曲率值集合進(jìn)行分析與計算；對所有不滿足美化臉型的特征點集合，根據(jù)不同曲率值，在原有特征點基礎(chǔ)上，依曲率變化調(diào)整人臉外部輪廓的特征點，且滿足曲率約束條件及平滑約束條件，最終形成一組新的人臉外部輪廓特征點；第四步，構(gòu)建新三角網(wǎng)格并生成新圖像對原有下唇特征點以及步驟三得到的新的人臉外部輪廓特征點進(jìn)行三角劃分，通過原始三角網(wǎng)格化圖像對新生成的三角網(wǎng)格化圖像進(jìn)行像素覆蓋，形成計算處理后的人物圖像，實現(xiàn)人物圖像的瘦臉美化處理。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樊鑫，王祎，柴智，謝園普，
申請(專利權(quán))人：大連理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：