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维吾尔语音位—唇形映射研究

维吾尔语音位—唇形映射研究

作者：王慧慧新疆大学

学位级别：硕士

维吾尔语音位-唇形映射研究是维吾尔语可视语音合成的重要内容。在给出语音时,如果能得到相应的视觉参数,这正是维吾尔语音位-唇形映射研究要达到的效果。音位-唇形映射研究方法有很多,主要有矢量量化的方法,神经网络,高斯混合模型,隐... 详细信息

维吾尔语音位-唇形映射研究是维吾尔语可视语音合成的重要内容。在给出语音时,如果能得到相应的视觉参数,这正是维吾尔语音位-唇形映射研究要达到的效果。音位-唇形映射研究方法有很多,主要有矢量量化的方法,神经网络,高斯混合模型,隐马尔可夫模型,动态贝叶斯模型等。隐马尔科夫模型因计算能力强,而成为主流的研究方法。本文在分析了各个模型的优缺点后,使用隐马尔科夫模型实现音视频的映射。本文的主要内容如下:第一、对比各个人脸模型的优缺点,选择candide-3模型,通过变形的方法,得到特定的人脸模型。第二、参考MPEG-4标准,提取音素的唇部特征参数。第三、分析维吾尔语的音位特征,提取维吾尔语语音特征参数。第四、分析音视频模型的优缺点后,介绍HMM模型的算法,使用HMM模型进行维吾尔语音位-唇形的映射。

关键词： candide-3 MPEG-4 维吾尔语 HMM 音位-唇形映射

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基于几何变换的三维人脸重建方法研究

基于几何变换的三维人脸重建方法研究

作者：朱家卫天津大学

学位级别：硕士

近年来，随着计算机图形学的发展，三维人脸重建成为当前的研究热点之一;目前，三维人脸在影视、游戏、教学、医疗等领域有着广泛的应用，在人们的生活中越来越普及;经过多年的研究，研究者们提出了很多卓有成效的方法，取得突破性的进... 详细信息

近年来，随着计算机图形学的发展，三维人脸重建成为当前的研究热点之一;目前，三维人脸在影视、游戏、教学、医疗等领域有着广泛的应用，在人们的生活中越来越普及;经过多年的研究，研究者们提出了很多卓有成效的方法，取得突破性的进展。虽然有关人脸重建有很多有效的方法，然而，当前的三维人脸建模技术大多需要复杂的处理和计算过程;本文通过深入研究，提出了基于几何变换的更加简便高效的方法;本文的主要研究内容包括：第一，通过对现有重建方法的研究，提出了基于几何变换的方法生成特定三维人脸模型。主要是通过主动形状模型算法识别出人脸关键特征点，利用识别出的关键特征点对人脸进行三角剖分，然后通过与标准三维模型建立的对应关系根据三角形重心坐标的仿射不变性进行模型调整。第二，对二维照片中人脸为侧面情况时的三维重建进行了深入研究。侧面人脸其实就是正面人脸经过一定角度的旋转而来，根据正面人脸对称性，通过使用逆几何变换可获取人脸正面特征点信息，最后通过恢复的正面特征点信息进行三维人脸重建。最后，根据OpenGl对模型进行纹理映射时，纹理坐标的获取同样采用了重心坐标的方法来快速获得。通过本文研究提出的方法，在VS2010结合OpenGl技术平台下，完成了三维人脸重建系统，快速实现逼真的三维人脸的重建。

关键词：人脸重建几何变换三角剖分 candide-3 纹理映射

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视频驱动的三维唇动合成

视频驱动的三维唇动合成

作者：樊胜文哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

嘴唇动画作为人脸动画中最重要的部分之一,可以应用在影视特效,动画制作,游戏娱乐以及视频会议等诸多领域,具有很大的应用价值和商业价值。本文研究的内容是如何利用视频驱动嘴唇,大致分为两个部分:如何从视频中捕捉到嘴唇特征点,以及... 详细信息

嘴唇动画作为人脸动画中最重要的部分之一,可以应用在影视特效,动画制作,游戏娱乐以及视频会议等诸多领域,具有很大的应用价值和商业价值。本文研究的内容是如何利用视频驱动嘴唇,大致分为两个部分:如何从视频中捕捉到嘴唇特征点,以及如何利用捕捉到的嘴唇信息驱动嘴唇模型。本文采用的嘴唇模型是基于candide-3面部模型的,它的驱动机制以面部行为编码系统作为基础,根据面部行为编码系统定义的动作单位,驱动人脸模型。利用它的驱动机制,可以将跟踪得到的嘴唇信息转换为驱动嘴唇模型的参数,最终根据这些参数得到嘴唇动画。本文采用了两种不同的方法对嘴唇进行跟踪,一种是基于表观的方法,另一个种是基于运动的方法。基于表观的方法,存储跟踪目标的纹理,通过改变目标模型的位置参数和形状参数,使其和视频中的嘴唇相吻合。由于希望不使用训练样本就可以对嘴唇进行跟踪,因此纹理模型从第一帧获取,然后从后续的帧中获取形状无关纹理,将纹理模型和形状无关纹理进行比较,得到嘴唇模型的最优参数。该方法可以直接得到嘴唇模型的参数,最终合成的嘴唇动画在大部分情况下是令人满意的,但是当嘴唇变化过大的时候,跟踪器会跟丢,因此一些比较明显的口型变化无法在合成的嘴唇动画中重现,影响了合成动画的质量,但跟踪器可以在没有外界干预的情况下重新恢复对嘴唇的跟踪。基于运动的方法采用比较成熟的Lucas-Kanade光流法跟踪嘴唇的四个特征点,由于下嘴唇特征点在嘴唇运动过大的时候会跟丢,本文利用嘴唇的几何形状和嘴唇的边缘信息对下嘴唇特征点进行约束,得到了不错的跟踪效果;利用基于运动的方法跟踪到的4个嘴唇特征点,本文用最小二乘法求取嘴唇模型的参数,最终合成的嘴唇动画具有一定的逼真度。

关键词：嘴唇动画 candide-3 Lucas-Kanade FACS

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基于三维人脸建模的多视角人脸识别方法研究

基于三维人脸建模的多视角人脸识别方法研究

作者：邢健飞杭州电子科技大学

学位级别：硕士

作为典型的模式识别任务，人脸识别有着巨大的实际应用价值与市场前景。理想环境下的人脸识别已经取得不俗成绩，然而，当所处环境变化（如姿态变换、夸张表情、阴阳脸、分辨率较低）时，识别难度增加，效果也急剧变差。与此同时，现有... 详细信息

作为典型的模式识别任务，人脸识别有着巨大的实际应用价值与市场前景。理想环境下的人脸识别已经取得不俗成绩，然而，当所处环境变化（如姿态变换、夸张表情、阴阳脸、分辨率较低）时，识别难度增加，效果也急剧变差。与此同时，现有方法大多数无法实时（在线）完成人脸识别任务，这也限制了人脸识别技术的应用。本文在浙江省大学生科技成果推广项目(2013R407063)的赞助下，以人脸识别的背景及目的意义为出发点，考虑到人脸的三维结构，分析研究了基于三维人脸建模的多视角人脸识别方法，本文主要完成了以下几方面的研究工作：（1）人脸检测阶段：为了确保系统的稳定性与实时性，选择了基于AdaBoost的人脸检测算法并将所得的分类器打包成XML文件的形式，为以后的实时人脸识别系统的搭建打下了基础。（2）三维人脸建模方面：在比较几种基于图像的三维人脸建模方法后，选择了基于单张正面的照片的三维人脸建模方法，与常规方法相比，该方法的可行性与实用性高，方法可以无缝链接到人脸识别系统中。本文提出了一套基于candide-3的三维人脸建模方法，具体分为两步：首先，使用改进的ASM（主动形状模型）算法对定位正面人脸的特征点进行定位并根据临近点插值法确定非特征点坐标;然后，在纹理贴图阶段，本文依据DMS样条函数，在candide-3标准模型的基础上生成了含更多顶点的人脸模型，使得建立的模型真实感和连续性更好。最后，给出了根据所建三维人脸模型生成的多视角人脸图像。（3）在人脸图像特征提取阶段：本文提出了基于深度神经网络的人脸识别方法，本文的深度神经网络的训练分为两步：无监督阶段与有监督阶段。其中，在无监督阶段，使用Sparse Autoencoder在大规模人脸库LFW的基础上进行图像恢复以训练深度神经网络。与此同时，为探讨网络层数对于识别效果的影响，本文训练了多种多层数的神经网络，实验结果表明，识别率并非与网络层数正相关;有监督阶段，采用邻近元分析的方法，利用混合人脸库人脸的多样性(多姿态、多表情、多种光照)，有目的地提高网络对于人脸的理解能力，减小相同人脸间距离，增大不同人脸间距离。实验结果表明，较传统方法，本文提出的特征提取算法可提取人脸图像的深度特征，适用于人脸姿态、表情、光照变化较大的人脸识别任务中，对于人脸识别方法的探究是一次有益的尝试。（4）在实际的人脸识别过程中：提出了一种“搜索半径”的概念。首先将每张图像用二进制数据表示。在图像检索过程中，先计算出图像间的二进制数据间的汉明距离，然后按照汉明距离排序，在汉明距离较小的半径内，寻找与待识别图像欧式距离最小的图像，根据阈值，确定该图像是否是待识别个体。实验结果表明，本套识别方法所用识别时间极小，适合于对实时性要求较高的人脸识别任务。（5）最后，本文将所有的算法整合起来，利用OpenCV、OpenGL、Armadillo等库搭建了人脸实时识别系统，并演示了系统的具体操作。实验结果表明，本套人脸系统识别效果好，识别时间短，是人脸识别较为理想的方案。

关键词：人脸识别三维人脸建模 AdaBoost candide-3 Sparse Autoencoder 邻近元分析

3D人脸建模与姿态识别的研究及其在路考系统中的应用

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3D人脸建模与姿态识别的研究及其在路考系统中的应用

作者：康壮武汉理工大学

学位级别：硕士

在计算机视觉研究领域中，如何利用计算机对感兴趣的物体进行定位、描述以及相应的研究是一项十分重要的研究内容。人脸，作为我们日常生活中用于情感表达与互相交流的最直接最重要的载体以及人们区分个体之间的有效手段，自然也就成为... 详细信息

在计算机视觉研究领域中，如何利用计算机对感兴趣的物体进行定位、描述以及相应的研究是一项十分重要的研究内容。人脸，作为我们日常生活中用于情感表达与互相交流的最直接最重要的载体以及人们区分个体之间的有效手段，自然也就成为了计算机视觉中的一个重要的研究对象。与人脸相关的应用也十分的广泛。其中，以科目三路面考试监测与评估系统为代表的路考系统就运用到了人脸图像处理技术来对考生头部进行姿态分析进而判别考生头部动作是否违规。但当前的路考系统都只利用了视频流中人脸的二维信息来对考生头部动作进行分析。这些二维信息只是人脸在二维平面上的投影，是人脸所包含的三维信息在平面空间的简约，存在着信息的丢失，因而在利用这些信息对考生头部动作进行分析时，存在着一定的局限性。本文以提高科目三路面考试监测与评估系统中对考生头部动作的分析能力为目的，从人脸的三维信息方面着手，利用人脸的三维信息对人脸的姿态进行识别与分析。因为基于三维信息的人脸姿态识别所处理的信息包含了人脸的空间信息，这是人脸本身固有的信息，相比于基于二维信息的人脸姿态识别，其在分析姿态时所能利用到的信息更多，分析能力更强。本文首先对单张正面无明显遮挡的目标人脸图片利用ASM方法提取其人脸特征点信息，并利用所提取出的人脸特征点信息对轻量级的网格类通用三维人脸模型candide-3进行修改与调整使之生成对应的特定三维人脸模型，随后在单张正面人脸图片中提取出目标人脸的纹理信息，对调整后的特定三维人脸模型进行纹理映射从而生成具有真实感的三维人脸模型。然后根据所建立的特定三维人脸模型，提出一种利用该模型对二维图片中人脸的姿态进行分析与识别的方法。最后将基于特定三维人脸模型的人脸姿态识别方法引入到科目三路考系统中，用于对考生头部的运动过程进行分析与判别。

关键词： candide-3 三维人脸重建姿态识别路考系统

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概率模型下的SFS问题研究与实现

概率模型下的SFS问题研究与实现

作者：黄文敏黑龙江大学

学位级别：硕士

基于单幅图像明暗度的形状恢复算法具有简单快捷、应用范围广的优势,是表面重建技术研究的一个重点方向。对于实验条件下的合成图像,由图像的成像过程反推其在三维空间中的坐标是一个病态问题。对于实际生活中采集的图像,其成像光照环... 详细信息

基于单幅图像明暗度的形状恢复算法具有简单快捷、应用范围广的优势,是表面重建技术研究的一个重点方向。对于实验条件下的合成图像,由图像的成像过程反推其在三维空间中的坐标是一个病态问题。对于实际生活中采集的图像,其成像光照环境复杂,物体表面反射率不均,依靠明暗度对物体三维形状进行恢复会受到多种噪声的干扰。论文针对实验条件下的图片和实际生活中采集的图片分别设计了新的SFS算法,算法在恢复效果和稳定性上取得了较好效果。针对合成图像,论文在对基于传播的SFS算法进行研究的基础上,提出了一种改进的SFS传播算法。为了克服传播算法误差较大的特点,论文使用了一种基于骨架的三维形状从整体上来对待恢复目标进行约束,并使用高斯混合概率模型将约束条件应用于传播算法。实验结果表明论文提出的概率模型可以得到更加精确的表面重建结果。针对实际图像,由于物体表面的反射特性和图像采集时的光源特性未知,表面重建工作具有一定难度。为了简化问题,实验选择了互联网上单张正面人脸图片进行表面重建。为了描述人脸基本形状,实验在概率的框架下使用了通用的参数模型“candide-3”来对SFS算法恢复的结果进行约束,并使用小波变换对所约束的高度信息在频域上进行分解。实验结果表明,论文提出的概率框架能较好修复线性SFS方法的重建误差。论文通过对合成图像和实际图像的表面重建,成功的将概率模型引入到基于单张图像的表面重建工作当中。实验表明,通过引入高斯混合模型和适当的先验条件,可以极大的提高重建结果的精确度,解决了基于单张图像明暗度的表面重建算法误差较大,适用范围较窄的问题。

关键词： Shape From Shading 传播型算法高斯混合模型表面重建 candide-3

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姿态鲁棒的人脸图像识别方法研究

姿态鲁棒的人脸图像识别方法研究

作者：巩云龙电子科技大学

学位级别：硕士

人脸识别技术具有非常广泛的应用前景,在身份认证、视频智能监控和人机交互等领域都有重要的应用。然而姿态变化始终是影响人脸识别正确率的一大因素,因而本文针对这一问题展开研究,通过姿态矫正提高人脸图像识别正确率。本文研究了偏... 详细信息

人脸识别技术具有非常广泛的应用前景,在身份认证、视频智能监控和人机交互等领域都有重要的应用。然而姿态变化始终是影响人脸识别正确率的一大因素,因而本文针对这一问题展开研究,通过姿态矫正提高人脸图像识别正确率。本文研究了偏转角度为±5°25°的人脸图像的姿态矫正方法以及分块加全局的PCANet-2(4 Block+Global)人脸识别方法,并且通过实验证明,本文的方法在原来的基础上提高了人脸识别正确率。本文的主要研究内容包括:(1)姿态问题对于人脸识别非常重要,在使用三维模型矫正二维人脸图像的姿态时,深度坐标如果估计不准,矫正效果是很难理想的,针对该问题,本文研究了candide-3三维人脸模型与二维人脸图像的配准方法以及在配准过程中candide-3模型113个顶点的深度坐标估计方法。(2)使用candide-3三维人脸模型将偏转角度大于5°的侧面人脸图像转正之后,在原来偏向的一侧会有部分纹理失真,针对该问题,本文研究了对于偏转角度为±5°25°的侧面人脸图像,使用candide-3模型转正之后,检测失真的三角面片并且对其使用约束纹理合成方法进行修复。(3)本文在Tsung-Han Chan[1]等人提出的PCANet-2人脸识别方法以及刘栋梁[2]提出的PCANet-2(4 Block)方法的基础上进行了改进,具体方法为:将人脸图像分为左眼区域、右眼区域、鼻子区域、嘴巴区域和全局人脸五个部分,分别使用这五个部分的图像训练第一阶段和第二阶段的PCA滤波器,对于每一张待测图像将其分为这五个部分分别使用对应的PCA滤波器提取特征,整幅人脸图像的特征由这五个部分的特征级联表示,然后进行识别。(4)实验表明,本文的PCANet-2(4 Block+Global)人脸识别方法在错误接受率为1%%时比Tsung-Han Chan[1]等人提出的PCANet-2方法识别率高,并且在错误接受率为0.5%%时比刘栋梁[2]提出的PCANet-2(4 Block)方法识别率高。另外,对偏转角度为±5°25°的侧面人脸图像矫正姿态之后识别率确实提高了。

关键词： candide-3 约束纹理合成姿态矫正 PCANet-2 人脸识别

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人脸动画合成的研究与实现

人脸动画合成的研究与实现

作者：张宁大连海事大学

学位级别：硕士

人脸动画合成是计算机视觉及计算机图形学领域中的一个热门研究课题,它有着非常广泛的应用领域,如：影视制作、医学研究、虚拟会议、虚拟主持人等等。由于不同类型的人脸在脸的大小、五官的位置、大小、比例等方面存在着差异,如果将运... 详细信息

人脸动画合成是计算机视觉及计算机图形学领域中的一个热门研究课题,它有着非常广泛的应用领域,如：影视制作、医学研究、虚拟会议、虚拟主持人等等。由于不同类型的人脸在脸的大小、五官的位置、大小、比例等方面存在着差异,如果将运动参数不作调整直接作用于人脸模型,可能会得到与真实人脸不一致的表情,甚至怪异的表情。因此必须针对不同类型的人脸对运动参数做出适当的调整,从而得到比较自然的表情。具体而言,本文的研究工作如下：1.对视频中人脸的特征点进行检测,得到人面部五官的运动参数。2.本文对人脸模型按照一定的分区原则进行功能分区,然后手动获取人脸模型各个控制点的运动因子,利用已经获得的运动参数和运动因子得到每个功能分区的动画单元AU,为了消除人头部晃动带来的误差,对特征点的坐标进行修正,最终实现了视频驱动的人脸动画。3.为了使不同人脸视频驱动模型获得较好的动画,本文采用了全局变换、局部变换、FAPU变换。实验结果表明,采用上述3种变换后,在每个实验者的视频驱动下,都基本得到了令人满意的动画效果。

关键词：人脸模型人脸动画合成 candide-3 视频驱动

虚拟“双簧”：三维人脸的唇动合成和表情合成

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虚拟“双簧”：三维人脸的唇动合成和表情合成

作者：王倩哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

三维人脸重建和人脸动画合成画是当前计算机图形学、计算机视觉和图像处理领域中一个热点研究课题,在视频会议、影视制作、通讯等方面有着广泛的应用,具有很大的应用价值和商业价值。本文提出了一个人脸唇动和表情动画合成系统,详细介... 详细信息

三维人脸重建和人脸动画合成画是当前计算机图形学、计算机视觉和图像处理领域中一个热点研究课题,在视频会议、影视制作、通讯等方面有着广泛的应用,具有很大的应用价值和商业价值。本文提出了一个人脸唇动和表情动画合成系统,详细介绍了构造该系统涉及的人脸检测,人脸建模,特征选择,特征提取,表情动画等方面的技术。本文将在三维人脸重建的基础上,合成人脸动画,包括表情合成和嘴唇动画的合成。本文的动画合成是基于candide-3面部模型基础上的。为准确构建模型,提出基于Haar特征和AdaBoost算法进行人脸和眼睛区域监测方法,然后通过灰度投影提取眼睛特征,获取candide-3模型重建的参数。并通过侧面人脸图片获得模型深度数据,从而构建三维人脸模型。为完成三维人脸的唇动合成,需提取唇动特征点的运动数据,这项工作在语料库CAVDatabaseⅡ中完成。本文选取唇部的左右嘴角,上下嘴唇边界点特征点提取运动数据。在此项工作中,本文提出了基于水平集的轮廓提取方法提取运动特征数据,取得良好的效果。本文利用MPEG-4动画标准,在三维模型和唇动数据的基础上,分别对真实感三维人脸和二维卡通头像进行了唇动合成。并利用MPEG-4模型,建立了一个三层结构的动画模型框架,实现了定义的16种AUV和6种基本表情,并最终实现表情和唇动的叠加动画。最后,给出了系统整体流程框图、系统界面和对真实感三维人脸和二维卡通头像的最终动画合成效果。

关键词：人脸动画 candide-3 MPEG-4 水平集