个性化三维人脸及其在服装虚拟展示中的应用研究

作     者：吕海清 

作者单位：西安工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱欣娟;郝亚曼

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：三维人脸重建 三维形变模型 个性化服装定制 服装推荐 服装虚拟展示 

摘      要：如今网络购物已经非常普遍,但大多服装销售网站只提供服装的整体款式及尺码的选择,服装个性化特征不够,满足不了客户的个性化需求。而目前的网络服装定制系统大多要求用户在众多款式中去选择,消费者有时也不知道哪款更适合自己,选择时会感到很迷茫。针对上述问题,本文提出了一种通过三维人脸重建,采集个性化人脸特征对面向定制的服装进行个性化推荐及个性化定制服装虚拟展示的方法,以满足客户定制个性化服装的需求。论文在综述个性化三维人脸重建及三维服装虚拟展示技术发展现状的基础上,采用主动外观模型提取正面人脸图像的关键特征点,并基于三维形变模型生成客户的个性化三维人脸;依据客户体型、脸型和肤色等体貌特征进行服装样式的个性化推荐;基于Unity3D平台,实现了服装个性化推荐及虚拟展示原型系统,客户可以在线与系统交互,自主选择服装款式及面料,系统实时展示服装着装效果,为服装个性化定制提供了技术和平台支持。论文的主要研究工作包括:(1)分析了三维人脸重建和服装虚拟展示的技术研究现状,对基于用户三维人脸特征的服装个性化推荐及定制虚拟展示系统进行研究,提出了基于三维形变模型(3D Morphable Model,3DMM)重建用户个性化三维人脸,并在分析用户三维人脸特征的基础上进行服装推荐与定制虚拟展示的设计方案,以体现更多的用户个性化元素。(2)分析三维人脸重建的研究现状和方法技术,采用主成分分析法对原型人脸库的点分布模型进行数据降维,通过主动形状模型提取68个人脸特征标记点,基于3DMM算法将一般人脸模型形变为目标人脸模型。利用Hermite插值实现人脸与后脑的无缝拼接,采取网格平滑技术处理拼接的过渡曲面,得到用户的三维人头模型。(3)分析用户的三维人脸特征,对个性化服装推荐进行整体设计。依据三维人脸重建过程中得到的68个人脸特征标记点,计算颌面指数得到脸型信息;将面部纹理图像换到Lab色彩空间,采用平均法获取肤色信息;基于BMI(Body Mass Index)身体质量指数计算体型信息等。采用产生式规则的知识表示方式,设计了西装样式推荐规则知识库。根据客户的脸型、肤色,结合体型和购衣季节,模拟服装设计师的思维过程,设计服装款式及面料推理树,以得到与用户个性化特征相符合的服装。(4)在产品族DNA服装设计理论的基础上,提出了基于DNA部件的服装个性化定制和虚拟展示的方法。将西装模型拆分成基本DNA要素部件,通过各个部件的组合得到整体服装模型。通过服装DNA部件的重用,大大减少了三维服装建模的数量,降低了网络传输成本。(5)基于Unity3D、Web及Android平台设计实现了服装个性化推荐及虚拟展示原型系统,系统可以借助普通摄像头扫描生成客户三维头像,根据客户的体貌等信息进行个性化服装款式推荐,用户还可在推荐的款式基础上,自主定制西装的DNA部件样式及布料、纽扣和纱线等面料,满足了客户的个性化需求。