Введение 3
1. Обзор методов трехмерной
реконструкции 9
1.1. Основные принципы 3В-реконструкции 9
1.2. 3D Face Morphable Model 12
1.3. Меры качетсва реконструкции для подгонки к изображениям 15
2. Реализация 19
2.1. Используемые технологии 19
2.2. Библиотека eos 19
2.3. Описание алгоритма 20
3. Эксперименты 23
Заключение
Литература
В последние десятилетия вычислительная техника проникла во множество сфер жизнедеятельности человека. Технологические инновации позволяют проводить научные исследования, облегчают и автоматизируют ручной труд, открывают перед нами совершенно новые и привлекательные возможности. Компьютерное зрение - относительно молодое, но активно развивающееся направление с огромной сферой применения. Так, решение огромного количества задач современного мира производится посредством обработки цифровых изображений. Однако для многих задач уже не хватает плоских изображений, и множество предприятий нуждаются в трехмерных моделях тех сцен, с которыми они работают.
Цифровые 3D модели часто создают вручную, когда художник или инженер в специальном редакторе создает трехмерную модель. Однако этот способ требует достаточно много времени и умений. А в некоторых ситуациях требуется получение трехмерных моделей в режиме реального времени, и тогда даже самые умелые человеческие руки не в состоянии справиться с задачей. Для роботизации и автоматизации построения 3D моделей все чаще применяются методы трехмерной реконструкции - воссоздания трехмерных поверхностей наблюдаемых объектов. Реконструирование 3D моделей в условиях производства значительно снижает временные и материальные затраты на создание моделей, способствует повышению их точности в сравнении с ручным моделированием.
Потребности построения 3D моделей возникают во многих областях [19]:
медицина - построение моделей органов и частей тела производится для обнаружения отклонений и определения необходимости лечения;
• культура и история - производится реконструкция объектов архитектуры и искусства, а также находок на местах раскопок, что позволяет предоставлять подробную информацию для исследователей [7, 4];
• промышленное производство - компьютерные макеты деталей механизмов создаются практически в каждом предприятии, а современные методы реконструкции позволяют построить мощные системы контроля качества при поточном производстве и проверять производимые детали на соответствие проектным параметрам в реальном времени;
• индустрия развлечений - качественная реконструкция поверхностей реальных объектов способствует созданию более естественных персонажей и окружений в SD-кинофильмах, компьютерных играх, и при моделировании виртуальной реальности;
• системы компьютерного зрения - основной задачей таких систем является обнаружение, отслеживание и классификация объектов окружающего пространства; трехмерная реконструкция применяется для решения задач построения карт местности и прокладки маршрута, идентификации объектов, отслеживания их взаимного расположения и перемещения, выделения объектов и их признаков для извлечения дополнительных знаний.
В ходе данной работы были изучены основные принципы трехмерной реконструкции лиц. Наибольшее внимание было уделено методам 3D- реконструкции с использованием параметрической модели лица, которые работают всего по одному входному изображению, что позволяет их использовать в условиях ограниченных ресурсов и без дополнительного оборудования.
Для решения поставленной задачи было реализовано приложение, выполняющее трехмерную реконструкцию лиц по одному входному изображению с использованием библиотеки eos. В ходе экспериментальных исследований были выявлены недостатки данного подхода, такие как появление артефактов на текстуре и несовпадения черт реконструированного лица с изображенным на фотографии. Появление данных артефактов связано с использованием параметрической модели Surrey и линейной функции оценки качества реконструкции при подгонке изображений. Для улучшения результатов реконструкции с помощью библиотеки eos можно предложить использовать нелинейную меру качества при подгонке моделей, а также уточнить поиск ключевых точек на изображении.
