基于靜態(tài)2D圖片的3D模型生成及編輯系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)―3D模型生成-畢業(yè)論文

1、基于靜態(tài)2D圖片的3D模型生成及編輯系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 3D模型生成,畢業(yè)設(shè)計(jì)題目,實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡易3D建模系統(tǒng)，通過對(duì)物體（如人臉）的靜態(tài)2D圖片關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行提取標(biāo)定，將物體的二維信息轉(zhuǎn)化為三維信息，從而在OpenGL環(huán)境下建立具有真實(shí)感的3D物體模型，并添加一些簡單的編輯功能。 本人負(fù)責(zé)的部分：3D模型生成,項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu),3D模型生成流程,首先在給定人臉的正面和側(cè)面照片中提取出反映人臉形狀特征的特征點(diǎn)信息，再生成特定人臉三維網(wǎng)格模型，然后使用從正側(cè)面照片中得到的人臉紋理信息對(duì)特定人臉模型進(jìn)行紋理映射，最終得到具有真實(shí)感的虛擬三維人臉。,目錄,1. 圖片的獲取,2.人臉特征點(diǎn)的交互提取,3.三維網(wǎng)格模型

2、生成,4.紋理圖拼接,5.紋理映射,6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示,圖片的獲取,兩張正側(cè)面圖片的獲取，看是簡單，但要獲得滿足我們實(shí)驗(yàn)要求的圖片是十分困難的，在照片拍攝過程中應(yīng)該保證人頭端正，從正面?zhèn)让鎯蓚€(gè)正交方向分別進(jìn)行拍攝。但由于拍攝過程中會(huì)受到人為的因素（例如抖動(dòng)），或者環(huán)境因素的影響（例如光照）我們很難獲取兩張滿意的正側(cè)面圖片。,項(xiàng)目圖片,由于我們很難拍攝到滿足要求的正側(cè)面圖片，所有本項(xiàng)目采用從人體建模軟件Poser6.0中通過渲染，調(diào)整視覺角度獲得了正側(cè)面圖片 。 雖然得到的并非真實(shí)的人臉正側(cè)面圖片，但Poser6.0中的人體模型本來就是參照人體的各項(xiàng)比例和特征來模擬人體的各個(gè)部位，包括人臉，該模型

3、是完全滿足人臉的基本特征，甚至可以說該模型是按照人臉的基本特征參數(shù)來生成的，所以說這兩張正側(cè)面圖片是完全滿足我們的實(shí)驗(yàn)要求的,正側(cè)面人臉照片,人臉特征點(diǎn)的交互提取,從正面照片中我們可以獲得人臉特征點(diǎn)的x,y兩個(gè)方向的寬度與高度的信息，從側(cè)面照片中我們可以獲得人臉特征點(diǎn)的z,y兩個(gè)方向深度與高度的信息。 首先我們先導(dǎo)入正面和側(cè)面的人臉圖片，接著就是交互的提取過程，我們先在正面人臉圖像中定義出特征點(diǎn)的x，y坐標(biāo)（只要雙擊對(duì)應(yīng)視圖），然后再通過調(diào)整對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)在側(cè)面人臉圖片中的z坐標(biāo)來獲取特征點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)（在對(duì)應(yīng)的視圖中單擊右鍵，拖動(dòng)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整），當(dāng)我們調(diào)整好了以后，特征點(diǎn)的信息也已經(jīng)被記

4、錄下來了。,正面特征點(diǎn)提取情況,側(cè)面特征點(diǎn)提取情況,三維網(wǎng)格模型生成,在有了前面提取的特征點(diǎn)的空間坐標(biāo)信息之后，我們還不能很形象的表現(xiàn)出人臉的空間幾何形狀，這時(shí)候就需要我們在這些特征點(diǎn)之間搭建三角網(wǎng)格。,三角網(wǎng)格示意圖,紋理圖拼接,紋理圖拼接，如果要把兩張貼圖拼接起來,拼接線位置由于兩張照片的光照條件和角度不一樣,拼接起來的貼圖有明顯的界限，為了消除界限,達(dá)到貼圖的平滑過渡,我們必須使用多分析度圖像分解的處理方法，并且采用了多分析度圖像分解的方法得到的拼接紋理圖片的拼接效果還是不太理想，在項(xiàng)目中用的紋理圖片是用圖片處理工具PhotoShop來處理的，這樣雖然少掉了一些自動(dòng)性，但可以換來更好的實(shí)

5、驗(yàn)效果。 通過PhotoShop處理得到的紋理圖片就沒有明顯的拼接界限，而且人臉的360度紋理信息獲得了完整的保存，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是理想的。這為接下來的紋理映射工作提供了很好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。,360度紋理信息圖,紋理映射,要使得建模的結(jié)果達(dá)到照片的逼真程度，必須給3D 模型賦予紋理信息。 紋理映射的目的是求得模型頂點(diǎn)在二維紋理空間的紋理坐標(biāo)，是一個(gè)從三維空間點(diǎn)到二維平面點(diǎn)的映射過程。 經(jīng)典的紋理映射過程是兩步紋理映射，這種方法首先將紋理映射到一個(gè)簡單的三維曲面，即中間面，如平面、圓面、球面或立方體上，然后把變形后的映射結(jié)果映射到最終的曲面上。,正交投影,目前大多數(shù)模型展開都將人頭近似為圓柱，采用圓柱映射的方式將模型點(diǎn)映射到紋理圖像上。但考慮到人頭并非真正的圓柱體，這樣的映射肯定存在一定的誤差。所有本項(xiàng)目采用了更加合理的映射方式：正交投影紋理映射。首先要對(duì)齊坐標(biāo)系統(tǒng)，將模型與紋理統(tǒng)一到一個(gè)坐標(biāo)系之下；在人臉正面左右兩個(gè)外眼角之間，模型頂點(diǎn)向x,y平面作正交投影，取點(diǎn)的(x,y)坐標(biāo)作為紋理坐標(biāo)，兩個(gè)外眼角之外的點(diǎn)向