三维重建的研究是近年来计算机视觉领域的一个热点。基于单个深度相机的KinectFusion算法具有实时性高、比较廉价等优点,在KinectFusion算法基础上提出了能够自动识别人脸的有效区域,通过获取相应的深度数据和RGB数据来进行带纹理的人脸三维重建方法。在点云配准阶段引入一个惩罚因子来平滑人脸的非刚体运动。根据获取的颜色信息建立颜色信息的场函数并进行纹理贴图,得到更加逼真的带纹理的三维模型;在重建过程中使用了GPU加速实现实时性。 不同方向的数据来进行三维重建，形成完整的模型［1］。使用Xtion配合电动转台采集多视角玉米果穗点云数据进行重建［2］。提出了一种旋转平台点云数据配准方法，因为基于旋转平台，使用局限性比较明显［3］。提出的方法对于单一颜色物体重建效果不好，而且对于体积较小的物体无法完成重建。本文基于KinectFusion［4，5］算法，以Kinect设备提供的收稿日期:2016—07—14*基金项目:国家自然科学基金资助项目(61573356)深度数据进行三维重建。1方法和实现本文的三维重建方法流程如图1所示。体融合：计算TSDF值光线投射：预测定点图和法向图移动立方体：网格化姿态估计：得到变换矩阵深度图的处理：双边滤波、定点图和法向图人脸检测和分割获取深度数据图1工作流程1．1人脸检测和分割Kinect以30Hz的帧率提供640×480的深度数据和ＲGB数据。首先需要检测出人脸的位置，使用的方法是Haarclassifier［6］。为提高其鲁棒性，分别对人脸进行正脸和侧脸两次检测。在得到人脸区域以后，可以通过区域生长来剔除人脸以外的无效数据达到分割的目的导致图像重建不够精细;与128×128×128分辨率的模型相比，256×256×256效果不但没有提升，反而重建模型表面有些凹凸不平，分析原因可能是受到Kinect设备的限制。Kinect设备的精度总体为mm到cm级，因此，重建模型精细程度会受到硬件设备本身的限制。3．2纹理融合实验效果前面的3幅没有纹理信息的重建模型，重建效果-电动液压滚圆机滚弧机价格低电动液压滚弧机滚弧机多少钱可以看出，虽然能够得到三维模型，但是不够形象逼真，而通过纹理融合得到的三维模型将颜色信息融合到三维模型，使得模型更加逼真。本文的实验分别进行了不同分辨率下的纹理融合，结果如图3所示。(a)%低分辨率纹理融合(b)%高分辨率纹理融合图3纹理融合示意图3．3GPU加速结果对比在同一分辨率下的CPU处理所用时间和使用GPU加速处理所用时间进行对比如表1，分辨率为128×128×128，每次取3帧数据进行比较。由表1可以看出，在release模式下，使用GPU加速后，对重建过程中的每一步都有了明显的提速，符合实时性的要求。表1Ｒelease模式下GPU加速实验ms对比项目123CPU处理时间变换ICP融合光线投射16．55451．7977．78142．38616．53551．6677．51542．02816．54651．5767．84342．151GPU处理时间变换ICP融合光线投射结束语本文实现了基于单个深度设备的人脸实时重建，主要通过两个方面进行加速:1)减少对人脸的检测，只有在人脸位移超过一定阈值才进行人脸检测;2)用查表的方法取代运算复杂的指数运算。另外，在姿态估计过程中，本文由张家港市泰宇机械有限公司滚圆机网站采集网络资源整理!www.gunyuanji.name引入一个惩罚因子来减小非平滑运动对重建效果带来的影响。本文还对重建模型进行了纹理贴图，令三维模型更加形象基于单个深度相机的带纹理人脸实时重建算法于算法中存在大量的图形或类图形计算，所以使用显卡的并行结构进行运算，大幅减少了运算时间，提高处理速度，提升了帧率。3实验实验分别进行了不同分辨率下重建效果的对比以及相同分辨率下CPU和使用GPU加速处理效率的对比。3．1不同分辨率下重建效果分别设置了64×64×64，128×128×128以及256×256×256三种不同的分辨率，重建效果如图2。64×64×64128×128×128256×256×256图2不同分辨率人脸重建效果由图2可以看出，重建的效果并不是严格地随着分辨率的增加而增加，当设置的分辨率达到一定值之后，再增加分辨率重建模型的精细程度变化不明显，甚至增加分辨率反而使模型表面不够光滑，原因分析如下:64×64×64的效果不佳的原因是分辨率不足，导致图像重建不够精细;与128×128×128分辨率的模型相比，256×256×256效果不但没有提升，反而重建模型表面有些凹凸不平，分析原因可能是受到Kinect设备的限制。Kinect设备的精度总体为mm到cm级，因此，重建模型精细程度会受到硬件设备本身的限制。3．2纹理融合实验效果前面的3幅没有纹理信息的重建模型，可以看出，虽然能够得到三维模型，但是不够形象逼真，而通过纹理融合得到的三维模型将颜色信息融合到三维模型，使得模型更加逼真。本文的实验分别进行了不同分辨率下的纹理融合，结果如图3所示。(a)%低分辨率纹理融合(b)%高分辨率纹理融合图3纹理融合示意图3．3GPU加速结果对比在同一分辨率下的CPU处理所用时间和使用GPU加速处理所用时间进行对比如表1，分辨率为128×128×128，每次取3帧数据进行比较。由表1可以看出，在release模式下，使用GPU加速后，对重建过程中的每一步都有了明显的提速，符合实时重建效果-电动液压滚圆机滚弧机价格低电动液压滚弧机滚弧机多少钱本文由张家港市泰宇机械有限公司滚圆机网站采集网络资源整理!www.gunyuanji.name