一種基于人臉模擬的三維虛擬人物構(gòu)建方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖像處理領(lǐng)域，特別是一種基于人臉模擬的三維虛擬人物構(gòu)建方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]酷我K歌是當(dāng)下一種較為成熟的K歌軟件，用戶(hù)可以在線下載歌曲的MV，然后錄制自己的歌曲，最終生成自己的歌曲MV。同時(shí)，酷我K歌還提供“演唱會(huì)”、“包廂”等各種場(chǎng)景音效?？嵛襅歌使用戶(hù)可以在家里享受KTV的歌唱感覺(jué)。
[0003]在虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品爭(zhēng)相角逐的今天，例如Facebok的Oculus、索尼的“夢(mèng)神”、谷歌的Cardboard，甚至是微軟也打算在Xbox上嵌入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)也對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提高了關(guān)注度，鑒于虛擬現(xiàn)實(shí)能和各種應(yīng)用相結(jié)合，未來(lái)國(guó)內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用將會(huì)層出不窮，利用現(xiàn)有設(shè)備發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)的先天優(yōu)勢(shì)進(jìn)行創(chuàng)新會(huì)越來(lái)越受到重視。
[0004]當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展極大地帶動(dòng)了識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)地引入，大大提高了識(shí)別系統(tǒng)的智能化，尤其是人臉檢測(cè)識(shí)別技術(shù)，在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用。利用人臉識(shí)別技術(shù)，構(gòu)建與真人人臉相似的三維虛擬人物，將其應(yīng)用到各種娛樂(lè)互動(dòng)中，可以給用戶(hù)帶來(lái)別樣真實(shí)的體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于人臉模擬的三維虛擬人物構(gòu)建方法、系統(tǒng)，以及基于人臉模擬的三維虛擬人物的K歌方法、K歌系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明一種基于人臉模擬的三維虛擬人物構(gòu)建方法，包括以下步驟:
[0007]S1、獲取靜態(tài)人臉圖像；
[0008]S2、對(duì)靜態(tài)人臉圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到灰度圖像；
[0009]S3、對(duì)灰度圖像進(jìn)行人臉識(shí)別，
[0010]S4、將識(shí)別到人臉的灰度圖像與已注冊(cè)的人臉圖像進(jìn)行比對(duì)，判斷其是否為已注冊(cè)用戶(hù)；
[0011]S5、將判斷為已注冊(cè)用戶(hù)的人臉圖像應(yīng)用于虛擬人物模型面部，方法為:將虛擬人物模型的人臉模型正面進(jìn)行參數(shù)化處理，獲取人臉模型的特征點(diǎn)，識(shí)別并標(biāo)記已注冊(cè)用戶(hù)的人臉圖像的人臉紋理關(guān)鍵特征點(diǎn)，所述人臉紋理關(guān)鍵特征點(diǎn)在所述人臉圖像中所處位置與所述人臉模型的特征點(diǎn)在所述人臉模型正平行投影圖中所處位置一致，將所述人臉紋理關(guān)鍵特征點(diǎn)與所述人臉模型的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，形成與用戶(hù)人臉相似的三維虛擬人物。
[0012]進(jìn)一步地，所述方法還包括:對(duì)灰度圖像進(jìn)行人臉識(shí)別時(shí)，若未識(shí)別到人臉，則重新獲取靜態(tài)人臉圖像。
[0013]進(jìn)一步地，所述方法還包括:將識(shí)別到人臉的灰度圖像與已注冊(cè)的人臉圖像進(jìn)行比對(duì)，若判斷出所述識(shí)別到人臉的灰度圖像為未注冊(cè)用戶(hù)，則提醒用戶(hù)注冊(cè)。
[0014]具體地，所述步驟S4中，使用基于隨機(jī)子空間的人臉?lè)椒▉?lái)對(duì)識(shí)別到人臉的灰度圖像與已注冊(cè)的人臉圖像進(jìn)行比對(duì)，具體包括如下步驟:
[0015]a)對(duì)待判斷的灰度圖像q和N幅已注冊(cè)人臉圖像Pl(i = 1，...，N)進(jìn)行局部二值模式變換；
[0016]b)將步驟a)變換后的圖像劃分成L個(gè)大小相同且互不重疊的子圖像塊；
[0017]c)對(duì)待判斷的灰度圖像q的每個(gè)子圖像塊q., (j = 1，...，L)和所有對(duì)應(yīng)的已注冊(cè)人臉圖像的子圖像塊進(jìn)行隨機(jī)采樣，得到測(cè)試特征子集和訓(xùn)練特征子集；
[0018]d)計(jì)算測(cè)試特征子集和訓(xùn)練特征子集之間的海明距離，將計(jì)算所得的海明距離作為相似度度量，若測(cè)試特征子集和最相似的訓(xùn)練特征子集之間的海明距離超過(guò)預(yù)先設(shè)定的相似度閥值，則認(rèn)為此次隨機(jī)采樣所代表的子圖像塊q#P P u不相似；
[0019]e)重復(fù)步驟c)和d)K次，即進(jìn)行K次隨機(jī)采樣，統(tǒng)計(jì)待識(shí)別的灰度人臉圖像q的L個(gè)子圖像塊一共得到的不相似次數(shù)，若不相似次數(shù)超過(guò)預(yù)定閥值則認(rèn)為待判斷的灰度圖像q和N幅已注冊(cè)人臉圖像都不相似，為未注冊(cè)用戶(hù)，否則為已注冊(cè)用戶(hù)。
[0020]優(yōu)選地，所述方法還包括:在將已注冊(cè)用戶(hù)誤判為未注冊(cè)用戶(hù)時(shí)，將誤判為未注冊(cè)用戶(hù)的灰度圖像調(diào)整為已注冊(cè)人臉圖像。
[0021]本發(fā)明還提供了一種基于人臉模擬的三維虛擬人物的K歌方法，所述K歌方法包括上述的基于人臉模擬的三維虛擬人物構(gòu)建方法，還包括:S6、構(gòu)建三維虛擬人物所處的虛擬空間場(chǎng)景，在所述虛擬空間場(chǎng)景中根據(jù)歌曲節(jié)奏和歌詞表達(dá)的情感進(jìn)行特效展示。
[0022]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種基于人臉模擬的三維虛擬人物構(gòu)建系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0023]圖像采集模塊，用于獲取靜態(tài)人臉圖像；
[0024]圖像處理模塊，用于對(duì)靜態(tài)人臉圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到灰度圖像；
[0025]人臉識(shí)別模塊，用于對(duì)灰度圖像進(jìn)行人臉識(shí)別；
[0026]判斷模塊，用于將識(shí)別到人臉的灰度圖像與已注冊(cè)的人臉圖像進(jìn)行比對(duì)，判斷其是否為已注冊(cè)用戶(hù)；
[0027]模型形成模塊，用于將判斷為已注冊(cè)用戶(hù)的人臉圖像應(yīng)用于虛擬人物模型面部，方法為:將虛擬人物模型的人臉模型正面進(jìn)行參數(shù)化處理，獲取人臉模型的特征點(diǎn)，識(shí)別并標(biāo)記已注冊(cè)用戶(hù)的人臉圖像的人臉紋理關(guān)鍵特征點(diǎn)，所述人臉紋理關(guān)鍵特征點(diǎn)在所述人臉圖像中所處位置與所述人臉模型的特征點(diǎn)在所述人臉模型正平行投影圖中所處位置一致，將所述人臉紋理關(guān)鍵特征點(diǎn)與所述人臉模型的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，形成與用戶(hù)人臉相似的三維虛擬人物。
[0028]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括:
[0029]注冊(cè)模塊，用于提醒未注冊(cè)用戶(hù)注冊(cè)；
[0030]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)已注冊(cè)用戶(hù)的人臉圖像和虛擬人物模型；
[0031]用戶(hù)反饋模塊，用于在將已注冊(cè)用戶(hù)誤判為未注冊(cè)用戶(hù)時(shí)，將誤判為未注冊(cè)用戶(hù)的灰度圖像調(diào)整為已注冊(cè)人臉圖像。
[0032]具體地，所述判斷模塊使用基于隨機(jī)子空間的人臉?lè)椒▉?lái)對(duì)識(shí)別到人臉的灰度圖像與已注冊(cè)的人臉圖像進(jìn)行比對(duì)，具體包括如下步驟:
[0033]a)對(duì)待判斷的灰度圖像q和N幅已注冊(cè)人臉圖像Pl(i = 1，...，N)進(jìn)行局部二值模式變換；
[0034]b)將步驟a)變換后的圖像劃分成L個(gè)大小相同且互不重疊的子圖像塊；
[0035]c)對(duì)待判斷的灰度圖像q的每個(gè)子圖像塊q., (j = 1，...，L)和所有對(duì)應(yīng)的已注冊(cè)人臉圖像的子圖像塊進(jìn)行隨機(jī)采樣，得到測(cè)試特征子集和訓(xùn)練特征子集；
[0036]d)計(jì)算測(cè)試特征子集和訓(xùn)練特征子集之間的海明距離，將計(jì)算所得的海明距離作為相似度度量，若測(cè)試特征子集和最相似的訓(xùn)練特征子集之間的海明距離超過(guò)預(yù)先設(shè)定的相似度閥值，則認(rèn)為此次隨機(jī)采樣所代表的子圖像塊q#P P u不相似；
[0037]e)重復(fù)步驟c)和d)K次，即進(jìn)行K次隨機(jī)采樣，統(tǒng)計(jì)待識(shí)別的灰度人臉圖像q的L個(gè)子圖像塊一共得到的不相似次數(shù)，若不相似次數(shù)超過(guò)預(yù)定閥值則認(rèn)為待判斷的灰度圖像q和N幅已注冊(cè)人臉圖像都不相似，為未注冊(cè)用戶(hù)，否則為已注冊(cè)用戶(hù)。
[0038]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種基于人臉模擬的三維虛擬人物的K歌系統(tǒng)，所述K歌系統(tǒng)包括上述的基于人臉模擬的三維虛擬人物構(gòu)建系統(tǒng)，還包括:娛樂(lè)輔助模塊，用于構(gòu)建三維虛擬人物所處的虛擬空間場(chǎng)景，在所述虛擬空間場(chǎng)景中根據(jù)歌曲節(jié)奏和歌詞表達(dá)的情感進(jìn)行特效展示。
[0039]由于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明利用人臉識(shí)別技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建三維虛擬人物，僅通過(guò)人臉模擬就可顯著區(qū)分虛擬人物角色，效率高、易分辨。本發(fā)明