第5期 李琛等：基于三维人耳形变模型的三维人耳重建 699· 则，从主元矩阵和平均耳中提取稀疏版本P和，库7)的子集J2和北京科技大学三维重建人耳图 建立稀疏的三维人耳形变模型，如下式所示： 像库A(USTB-EDR,USTB ear image database for S'=S'+P'a. (8) reconstruction,Collection A). 接下来对式(8)中的稀疏的3D形状S抽取其x、, 美国圣母大学的三维人耳数据库是目前公开 坐标，形成2D形状分量S,对稀疏平均耳和特征 可用的最大的三维人耳数据库，该库已被广泛使用 向量做同样的处理，等式依然近似成立.根据输入 在国内外的三维人耳识别研究中7-9,14，它的子集 的二维图像即可求得S,从而得到形状稀疏，并且 J2包含415个采集对象，使用的深度扫描仪是Mi- 此系数同样是稠密形变模型的形状系数.基于特征 nolta Vivid910,被采集者左侧脸朝向扫描仪坐于距 点的模型优化方法，不需要纹理信息且速度快，更 离扫描仪约1.5m处，每人采集多幅图像，且采集时 能符合实际应用的要求 间、背景和角度不尽相同.扫描所得到的数据由两 部分构成，包括二维彩色图像和三维深度信息，其 6实验结果 中二维图像的像素点和三维信息中的空间点是对应 本文使用的数据来自于美国圣母大学数据 的.该数据库的示例如图3所示 Z/mm -2000- 100 50 0 X/mm -2080-..-.. 5 -100 -2100.----6 -150 -2120+ 200 15010050 -50-100-150 Y/mm (a) (b) Z/mm -2020￥ -2040 X/mm -2060,1 20 40 20 0 -40 Y/mm 2040-60 2-60 (c) 图3美国圣母大学三维人耳数据库示例.(a)彩色图像：(b)人头三维图像：(c)人耳区域三维图像 Fig.3 Example of UND collection J2 dataset:(a)color image;(b)3D model of the head;(c)3D model of the ear area 北京科技大学三维重建人耳图像库是笔者建 个人耳数据作为样本集，用本文提出的方法构建三 立的，用于三维人耳重建研究的图像库.该库采集 维人耳形变模型；(2)基于USTB三维重建人耳图 自137人，每个被采集者要分别展示左侧面和右 像库的三维人耳重建.为了验证本文提出方法的 侧面图像，并且在每个侧面展示两个不同的姿态. 有效性和通用性，对USTB三维重建人耳图像库 采用两台高分辨率的单反相机，同时从两个不同的 (USTB-EDR)中的每个人挑选了不同角度的两张二 视角采集图像，分为子集A1(Subset A1)和子集 维图像，使用已经构建好的三维人耳形变模型，对 A2(Subset A2).图4为北京科技大学三维重建人 同一人的两张二维图像分别进行重建.图5为基于 耳图像库示例. 三维人耳形变模型的三维人耳重建流程图 重建实验包括以下两部分内容：(1)基于UND 基于USTB-EDR的重建效果如图6所示.第1 人耳库的三维人耳形变模型构建.从UND三维 行是USTB-EDR中的二维人耳图像，每人有两幅 人耳数据库的子集J2中挑选出没有自遮挡的200 不同角度的二维图像，图上蓝色方框为自动检测出第 期 李 深等 基于三维人耳形变模型的三维人耳重建 则, 从主元矩阵和平均耳中提取稀疏版本 尸`和 夕, 建立稀疏的三维人耳形变模型, 如下式所示 ` ` `。、 接下来对式 中的稀疏的 形状 夕 抽取其 、 。 坐标, 形成 形状分量 尽, 对稀疏平均耳和特征 向量做同样 的处理, 等式依然近似成立 根据输入 的二维图像即可求得 尽, 从而得到形状稀疏, 并且 此系数同样是稠密形变模型的形状系数 基于特征 点的模型优化方法 , 不需要纹理信息且速度快 , 更 能符合实际应用的要求 实验结果 本 文使 用 的数据 来 自于 美 国圣 母 大学 数 据 库 ` 的子集 和北京科技大学三维重建人耳 图 像库 一 , 。 , , 美 国圣母大学 的三维人 耳数据库是 目前公开 可用的最大的三维人耳数据库 , 该库 已被广泛使用 在 国内外 的三维人耳识别研究中 一”, ` , 它 的子集 包含 个采集对象 , 使用的深度扫描仪是 , 被采集者左侧脸朝 向扫描仪坐于距 离扫描仪约 处, 每人采集多幅图像, 且采集时 间 、 背景和角度不尽相 同 扫描所得到的数据 由两 部分构成 , 包括二维彩色 图像和三维深度信息 , 其 中二维 图像的像素点和三维信息中的空间点是对应 的 该数据库的示例如 图 所示 古︸ 峪` 一 一 ︸﹄ 一 , 勺 、 一 一 一 一 〔 图 美国圣母大学三维人耳数据库示例 彩色图像 人头三维图像 人耳区域三维图像 、。 、 北京科技大学三维重建人耳 图像库是笔者建 立的, 用于三维人耳重建研究的图像库 该库采集 自 人, 每个被采集者要分别展示左侧面和右 侧面 图像 , 并且在每个侧面展示两个不 同的姿态 采用两台高分辨率的单反相机, 同时从两个不 同的 视角采集 图像 , 分为子集 和 子集 图 为北京科技大学三维重建人 耳图像库示例 重建 实验包括 以下两部分内容 基于 人耳库 的三维人耳形变模型构建 从 三维 人耳数据库的子集 中挑选出没有 自遮挡 的 个人耳数据作为样本集, 用本文提 出的方法构建三 维人耳形变模型 基于 三维重建人耳图 像库 的三维人耳重建 为 了验证本文提 出方法的 有效性和通 用性 , 对 三 维重建人耳 图像库 一 中的每个人挑选了不同角度 的两张二 维 图像 , 使用 已经构建好的三维人耳形变模型 , 对 同一人 的两张二维图像分别进行重建 图 为基于 三维人耳形变模型的三维人耳重建流程 图 基于 一 的重建效果如图 所示 第 行是 一 中的二维人耳 图像, 每人有两幅 不同角度的二维图像, 图上蓝色方框为 自动检测出