發(fā)布時(shí)間：2020-05-25 09:46

【摘要】：發(fā)型是人物形象的重要組成部分。在當(dāng)今新興的虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中,實(shí)現(xiàn)與真實(shí)世界輸入相似的三維發(fā)型建模是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。由于發(fā)型的多樣性及其錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu),創(chuàng)建出完整的、逼真的虛擬三維發(fā)型模型是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究中的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的基于手工交互的發(fā)型建模方法需要專(zhuān)業(yè)的技能和繁重的人力勞動(dòng),因而無(wú)法適用于非專(zhuān)業(yè)用戶(hù)�；�于圖像的發(fā)型建模研究由于輸入信息易于獲取,在近年來(lái)受到研究者的廣泛關(guān)注。早期的方法依賴(lài)于在受控環(huán)境中搭建復(fù)雜的采集設(shè)備從而獲得可信的重建結(jié)果,使得這類(lèi)方法難以普及使用于實(shí)際應(yīng)用。最先進(jìn)的基于圖像的發(fā)型建模技術(shù)以人工合成建模數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫(kù),為發(fā)型建模提供先驗(yàn)幾何信息,以此彌補(bǔ)圖像輸入在維度上的信息不足,從而降低對(duì)輸入圖像質(zhì)量和數(shù)量的要求,使得基于圖像的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)發(fā)型建模方法更加的用戶(hù)友好,更加適用于消費(fèi)級(jí)別的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。然而這類(lèi)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法通常需要大量存儲(chǔ)空間用于儲(chǔ)存數(shù)量不斷增加的數(shù)據(jù)庫(kù)模型,以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界中不斷變換的各式發(fā)型,同時(shí)需要大量運(yùn)行時(shí)間用于最優(yōu)匹配候選搜索和進(jìn)一步的模型優(yōu)化后處理。本文提出了三種實(shí)現(xiàn)三維發(fā)型建模的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法,通過(guò)充分利用有限的數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)型資源,高效地創(chuàng)建出與真實(shí)世界輸入相似的、完整的、高質(zhì)量的、發(fā)絲級(jí)別的三維發(fā)型模型,并且適應(yīng)多種復(fù)雜發(fā)型建模的要求。這三種方法概括如下:·提出了一種基于四個(gè)視角圖像輸入的發(fā)型建模新方法。以前、后、左、右四個(gè)視角的發(fā)型圖像作為輸入,首先使用數(shù)據(jù)庫(kù)中的三維模型估計(jì)發(fā)型的輪廓模型,然后在輪廓模型表面以基于塊的方法合成發(fā)型紋理圖案,由發(fā)型紋理計(jì)算發(fā)絲生長(zhǎng)方向,從而在輪廓模型體素中構(gòu)建三維方向場(chǎng)。最后,沿著方向場(chǎng)從頭皮生長(zhǎng)發(fā)絲,以實(shí)現(xiàn)三維發(fā)型建模,其結(jié)果與四視角輸入圖像中的發(fā)型對(duì)應(yīng)相似。該方法不要求四視角圖像輸入來(lái)自同一發(fā)型,能夠通過(guò)選擇來(lái)自不同發(fā)型的四視角圖像創(chuàng)建出有趣的三維發(fā)型模型�！ぬ岢隽艘环N基于單個(gè)深度彩色相機(jī)的全自動(dòng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)三維發(fā)型幾何建模方法。該方法所獲得的完整的、發(fā)絲級(jí)別的發(fā)型建模結(jié)果能夠與輸入序列圖像中的發(fā)型特征相吻合。該方法充分利用深度序列中所包含的幾何線索和三維發(fā)型數(shù)據(jù)庫(kù)中的匹配樣例,實(shí)現(xiàn)高度仿真的發(fā)型結(jié)構(gòu)合成。方法的核心是基于局部相似性的樣例模型匹配搜索和三維發(fā)型結(jié)構(gòu)合成算法,該算法能夠保證發(fā)型幾何結(jié)構(gòu)、發(fā)絲走向與連接的合理性�！ぬ岢鲆粋�(gè)生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),以從單幅圖像中恢復(fù)三維發(fā)型結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)為建立從二維發(fā)型特征映射到三維發(fā)型結(jié)構(gòu)的參數(shù)空間轉(zhuǎn)換。該方法使用三維體積場(chǎng)來(lái)表示三維發(fā)型結(jié)構(gòu),體積場(chǎng)中包含發(fā)型的空間占有分布和發(fā)絲方向走勢(shì)信息。以單幅圖像作為輸入,首先將其與算法預(yù)定義的同一半身像模型對(duì)齊,并提取發(fā)型區(qū)域的二維方向場(chǎng)、置信度圖和人體半身像深度圖作為生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的輸入。然后使用生成網(wǎng)絡(luò)計(jì)算獲得發(fā)型結(jié)構(gòu)的三維體積場(chǎng)來(lái)引導(dǎo)最終的發(fā)型合成。其建模結(jié)果不僅與輸入圖像中的發(fā)型相似,在其他視角下也具有許多生動(dòng)的細(xì)節(jié)。
【圖文】：

圖１．１邋手工發(fā)型建模不例圖。（圖片來(lái)源：Ｎａｖｅｒ．ｃｏｍ）逡逑傳統(tǒng)的基于手工交互的發(fā)型建模方法需要專(zhuān)業(yè)的建模技能、繁雜的交互過(guò)程（如逡逑圖１．１），無(wú)法適用于非專(zhuān)業(yè)的終端用戶(hù)。而基于圖像的發(fā)型建模研究，由于照片信逡逑息易于獲取，因而在近幾年中受到了研宄者的廣泛關(guān)注，并取得了令人鼓舞的進(jìn)展。逡逑早期的基于圖像的發(fā)型建模方法依賴(lài)于在受控環(huán)境中搭建復(fù)雜昂貴的采集設(shè)備（如逡逑圖１．２所示），，從而獲得可信的重建結(jié)果，其對(duì)于設(shè)備、環(huán)境、照片質(zhì)量的苛刻要求及逡逑１逡逑

然而，由于現(xiàn)實(shí)發(fā)型的多樣性及其錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建出完整的、高質(zhì)逡逑量的虛擬三維發(fā)型建模一直是圖形學(xué)研究中的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。逡逑圖１．１邋手工發(fā)型建模不例圖。（圖片來(lái)源：Ｎａｖｅｒ．ｃｏｍ）逡逑傳統(tǒng)的基于手工交互的發(fā)型建模方法需要專(zhuān)業(yè)的建模技能、繁雜的交互過(guò)程（如逡逑圖１．１），無(wú)法適用于非專(zhuān)業(yè)的終端用戶(hù)。而基于圖像的發(fā)型建模研究，由于照片信逡逑息易于獲取，因而在近幾年中受到了研宄者的廣泛關(guān)注，并取得了令人鼓舞的進(jìn)展。逡逑早期的基于圖像的發(fā)型建模方法依賴(lài)于在受控環(huán)境中搭建復(fù)雜昂貴的采集設(shè)備（如逡逑圖１．２所示），從而獲得可信的重建結(jié)果，其對(duì)于設(shè)備、環(huán)境、照片質(zhì)量的苛刻要求及逡逑１逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TP391.9

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本文編號(hào)：2679964