平面網格模型在虛擬試妝中的應用研究

摘要：為了以便捷、低成本的方式嘗試不同化妝產品,本文提出了一種基於平面網格模型的虛擬試妝演算法,首先通過Harr級聯分類器和Dlib庫對視頻中的人臉提取特徵點,然後根據平面網格模型紋理坐標對人臉不同的部位動態構建一張掩膜紋理,用來控制平面網格模型主紋理的顯示區域，最後建立平面網格模型主紋理與特徵點坐標的映射關係。為了解決光照對人臉檢測和上妝效果的影響,採用了Gamma矯正調節臉部不同光線下的適應性。通過該演算法可以將化妝品圖片賦予平面網格模型，並與視頻中人臉特徵點進行一一映射，從而達到虛擬試妝的效果,經過在AR試妝易軟體中應用驗證,與其他基於圖片處理的試妝演算法相比,該演算法具有更好的簡便性。

1引言

隨著人民生活質量的不斷提高及社會的不斷進步,在化妝品行業,目前我國已是第二大化妝品消費市場。據中國經濟時報顯示,國產化妝品種類約5000000種,面對如此龐大的種類數據，消費者選擇安全有效的產品,是他們非常關注的問題。在試妝台可能有試用裝,但是由於試用人過多，或者漏天放置時間長,對於容易過敏的皮膚難免會帶來一些皮膚過敏等問題，同時隨著消費者數量的增加,也會浪費材料。為了消除上面的問題,常見的解決方法是使用計算機技術進行虛擬試妝。 隨著VR(虛擬現實)、AR(增強現實)等先進技術的迅速發展,虛擬試妝可以給試妝者提供無害的化妝效果,將美容行業與計算機技術相結合,在計算機圖形領域已成為熱點研究問題。

目前,針對虛擬試妝方面的論文還不多,最為常見的就是基於圖片進行上妝,2007年,Tong[1]等人基於多示例的化妝轉移演算法,可以通過滑鼠將示例中的化妝風格遷移到另一個人的臉上,該方法運用圖像變形、分割、修復等步驟,同時依賴於示例圖像,操作步驟繁瑣並且需要多參數的調整。由於沒有考慮到光照環境及臉部位姿的影響,在應用中受到極大的限制。2009年,Guo[2]等人提出了對Tong方法的改進,該方法用單張示例人臉圖像進行化妝風格的遷移,從而簡化了化妝的操作複雜性,該方法通過Poisson方程對圖像的高光和陰影進行融合,由於Poission方程求解的連續性不夠，從視覺效果仍有缺陷。2010年,甄蓓蓓[3]等人實現基於樣例的數字人臉化妝方法,該方法對樣例圖片的選取有一定的限制,不能夠很好的自動傳遞彩妝效果,且操作步驟也很繁瑣。2013年,Du[4]等人提出基於多樣例的虛擬化妝遷移方法,該方法可以對不同示例臉部的局部區域進行遷移，依賴於多張化妝好的效果圖,通過圖片融合技術達到試妝的效果,操作步驟仍然繁瑣，且效率也不佳。2015年,林劍楚[5]等人提出一種保真人臉圖像妝容移植方法,其借鑒了拓撲變形[6]中結構信息的利用,對化妝後的皮膚保真度有所增加,同時增加了圖像光照抑制的預處理,但抑制光照後,同時也增加了陰影的效果。

綜合以上分析,本文提出基於平面網格模型的虛擬試妝的演算法,該演算法首先通過攝像頭實時獲取人臉圖像進行光照補償,然後提取人臉特徵點,並通過特徵點坐標對平面網格模型動態生成一張掩膜紋理,來控制主紋理的顯示區域,其主紋理為化妝品的效果圖,最後使主紋理與特徵點建立映射關係。該演算法的優點如下:1、具有較好的實時性;2、能夠較好進行光照補償;3、將不同化妝品的效果圖賦予主紋理，提高了應用的靈活性。

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