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本文研究并实现了基于单张正面图像的三维人脸重建系统。该系统从人脸视频中提取正面人脸,对其进行分析,重建出三维人脸形状,并由纹理映射重建三维纹理,最终以三维效果展示重建人脸。系统具有快速、准确的重建功能,真实感高。 本文首先介绍了三维人脸重建发展历程中的几类重要模型,接着详细介绍了本文实现的重建系统,分别从特征点定位、形变模型参数计算、形状和纹理重建三个核心部分进行阐述。其中,特征点自动定位模块采用主动形状模型算法,针对算法初始化导致搜索定位陷入错误极值的问题,特别地,本文提出基于眼睛定位的初始化方法,提高了算法对中性表情正面人脸特征点的定位准确率。在形变模型参数计算与拟合中,抛弃传统形变模型对形状和纹理分别建模的思想,仅仅用主成分分析对形状进行建模和拟合重建,而纹理重建采用本文提出的映射方法,这一改进大大减小了重建时间,实现了快速三维重建。经系统集中测试,系统在本实验平台上的单次重建时间在2s左右,人脸点云平均重建误差为4.671mm,主观评价真实度较好结果达89%,能较好地恢复重现特定人脸的三维信息。