基于静态2D图片的3D模型生成及编辑系统的实现―3D模型生成-毕业论文

1、基于静态2D图片的3D模型生成及编辑系统的实现 3D模型生成,毕业设计题目,实现一个简易3D建模系统，通过对物体（如人脸）的静态2D图片关键点进行提取标定，将物体的二维信息转化为三维信息，从而在OpenGL环境下建立具有真实感的3D物体模型，并添加一些简单的编辑功能。 本人负责的部分：3D模型生成,项目的整体结构,3D模型生成流程,首先在给定人脸的正面和侧面照片中提取出反映人脸形状特征的特征点信息，再生成特定人脸三维网格模型，然后使用从正侧面照片中得到的人脸纹理信息对特定人脸模型进行纹理映射，最终得到具有真实感的虚拟三维人脸。,目录,1. 图片的获取,2.人脸特征点的交互提取,3.三维网格模型

2、生成,4.纹理图拼接,5.纹理映射,6.实验结果展示,图片的获取,两张正侧面图片的获取，看是简单，但要获得满足我们实验要求的图片是十分困难的，在照片拍摄过程中应该保证人头端正，从正面侧面两个正交方向分别进行拍摄。但由于拍摄过程中会受到人为的因素（例如抖动），或者环境因素的影响（例如光照）我们很难获取两张满意的正侧面图片。,项目图片,由于我们很难拍摄到满足要求的正侧面图片，所有本项目采用从人体建模软件Poser6.0中通过渲染，调整视觉角度获得了正侧面图片 。 虽然得到的并非真实的人脸正侧面图片，但Poser6.0中的人体模型本来就是参照人体的各项比例和特征来模拟人体的各个部位，包括人脸，该模型

3、是完全满足人脸的基本特征，甚至可以说该模型是按照人脸的基本特征参数来生成的，所以说这两张正侧面图片是完全满足我们的实验要求的,正侧面人脸照片,人脸特征点的交互提取,从正面照片中我们可以获得人脸特征点的x,y两个方向的宽度与高度的信息，从侧面照片中我们可以获得人脸特征点的z,y两个方向深度与高度的信息。 首先我们先导入正面和侧面的人脸图片，接着就是交互的提取过程，我们先在正面人脸图像中定义出特征点的x，y坐标（只要双击对应视图），然后再通过调整对应的特征点在侧面人脸图片中的z坐标来获取特征点的三维空间坐标（在对应的视图中单击右键，拖动对应的点进行调整），当我们调整好了以后，特征点的信息也已经被记

4、录下来了。,正面特征点提取情况,侧面特征点提取情况,三维网格模型生成,在有了前面提取的特征点的空间坐标信息之后，我们还不能很形象的表现出人脸的空间几何形状，这时候就需要我们在这些特征点之间搭建三角网格。,三角网格示意图,纹理图拼接,纹理图拼接，如果要把两张贴图拼接起来,拼接线位置由于两张照片的光照条件和角度不一样,拼接起来的贴图有明显的界限，为了消除界限,达到贴图的平滑过渡,我们必须使用多分析度图像分解的处理方法，并且采用了多分析度图像分解的方法得到的拼接纹理图片的拼接效果还是不太理想，在项目中用的纹理图片是用图片处理工具PhotoShop来处理的，这样虽然少掉了一些自动性，但可以换来更好的实

5、验效果。 通过PhotoShop处理得到的纹理图片就没有明显的拼接界限，而且人脸的360度纹理信息获得了完整的保存，实验结果是理想的。这为接下来的纹理映射工作提供了很好的数据基础。,360度纹理信息图,纹理映射,要使得建模的结果达到照片的逼真程度，必须给3D 模型赋予纹理信息。 纹理映射的目的是求得模型顶点在二维纹理空间的纹理坐标，是一个从三维空间点到二维平面点的映射过程。 经典的纹理映射过程是两步纹理映射，这种方法首先将纹理映射到一个简单的三维曲面，即中间面，如平面、圆面、球面或立方体上，然后把变形后的映射结果映射到最终的曲面上。,正交投影,目前大多数模型展开都将人头近似为圆柱，采用圆柱映射的方式将模型点映射到纹理图像上。但考虑到人头并非真正的圆柱体，这样的映射肯定存在一定的误差。所有本项目采用了更加合理的映射方式：正交投影纹理映射。首先要对齐坐标系统，将模型与纹理统一到一个坐标系之下；在人脸正面左右两个外眼角之间，模型顶点向x,y平面作正交投影，取点的(x,y)坐标作为纹理坐标，两个外眼角之外的点向