Разработка и исследование методов анализа и построения трехмерной модели лица по фотографиям

• Автор: Аль Аккад М. Айман
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

СИНТЕЗ И РАСПОЗНАВАНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ

ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.

Методы анализа фотоизображений лица человека

для обнаружения достоверных точек

Методы восстановления объема по одной

и нескольким фотографиям.

Методы распознавания трехмерных объектов.

Выводы и постановка задачи исследования

АЛГОРИТМЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА

И ВЫДЕЛЕНИЯ ДОСТОВЕРНЫХ ТОЧЕК
Извлечение областей глаз и губ.
Извлечение областей лица и бровей
Распознавание опорных точек
Выравнивание яркости.
Масштабирование
Выделение контуров на полутоновых изображениях.
Распознавание опорных точек. .
Нсйросетсвой алгоритм локализации уголков глаз.
Вычисление и коррекция ракурса с использованием опорных точек
Выводы по главе
СИНТЕЗ ТРЕХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗНАНИЙ
Адаптация функционала кривизны поверхности.
Синтез полигональной модели лица.
Вставка деталей лица и текстурирование трехмерной модели.
Выводы по главе
ИДЕНТИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ЛИЦА.
Выделение каркаса полигональной модели.
Сравнение каркасных моделей и оценка сходства
Представление и распознавание моделей переменной шириной пульса
Архитектура программной системы
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Работа многократно обсуждалась на постоянном семинаре "Системный анализ, управление и обработка информации" кафедр "Автоматизированные системы обработки информации и управления" и "Вычислительная техника" Ижевского государственного технического университета. Публикации. Результаты работы отражены в научных публикациях, в том числе статей в журналах и сборниках, 3 доклада на научно-технических конференциях. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Основной текст изложен на 7 машинописных листах с таблицами и иллюстрациями. Список литературы включает 2 наименования. В первой главе приводится краткий обзор существующих методов обнаружения лица и особых точек, описываются алгоритмы предварительного анализа и выделения опорных точек, которые необходимы для построения трехмерной модели и распознавания. Также приводится обзор существующих методов построения трехмерной модели лица и головы, выполнен анализ методов, которые классифицированы по признаку использования одной, двух, трех или большего числа фотографий. Во второй главе описываются алгоритмы предварительного анализа и выделения опорных точек. Сначала производится обнаружение лица и удаление фона, затем на области лица распознаются основные детали лица. Затем, основываясь на результатах предыдущего этапа и данных антропометрической статистики, определяются главные опорные точки для того, чтобы использовать их позже в качестве фиксированных параметров для построения трехмерной модели лица. Некоторые опорные точки используются для определения ракурса и затем для коррекции изображения. В основном, для решения этих задач использованы очевидные и известные методы, которые были модифицированы нами под выбранную стратегию. В частности, предложены шаблоны для поиска на контурах опорных точек (мочки уха, крылья носа, вершина подбородка), динамически деформируемый шаблон для выделения уголков рта, нейросете вой алгоритм для поиска уголков глаз. В третьей главе основное внимание уделяется синтезу и текстуриро-ванию трехмерных моделей. В четвертой главе предлагаются методы распознавания (идентификации) трехмерных моделей лица человека, приводится описание программной системы для анализа фотоизображений. В конце моей работы я хотел бы выразить свою благодарность и уважение моему научному руководителю, доктору наук, профессору Валерию Никоноровичу Кучуганову, которому я благодарен за поддержку, советы и большую роль, которую он сыграл в завершении этой работы, за информацию, литературу и оборудование, которые, благодаря ему, имелись в моем распоряжении, за то, что он делился со мной своим временем и бесценным опытом. Сирии, доктору наук, профессору Хасану Абулнуру, так как он не только поддерживал меня и помогал, но также многому научил за время моей учебы и работы в Дамасском Университете, и я очень благодарен ему за это. Я хотел бы также поблагодарить Александра Кучуганова, Олега Чуба-рева и Владимира Харина за их помощь и участие, которые позволили мне закончить эту рабогу. Моя искренняя благодарность всем, кто помогал мне в подготовке всего необходимого для защиты, в особенности отделу международных отношений ИжГТУ. В главе приводится краткий обзор существующих методов обнаружения лица и особых точек, описываются алгоритмы предварительного анализа и выделения опорных точек, которые необходимы для построения трехмерной модели и распознавания. Методы, использующие одну фотографию, которые включают метода, основанные на анализе изображений (восстановление формы по затенению, восстановление формы по контуру, восстановление формы по множеству признаков); метода, основанные на анализе видов (структурированный свет, восстановление формы по текстуре, восстановление формы по движению); метаморфические методы, и методы, основанные на анализе физиологии (пружинная модель мускулов, векторные мускулы, слоистая пружинная модель мускулов). Методы, использующие две фотографии, которые включают бинокулярную стереоскопию (калиброванную, некалиброванную); фотометрическую стереоскопию; и ортогональные фотографии.