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基于双目视觉的人脸三维重建技术的任务书
一、课题背景
人脸是人类重要的社交标识之一，其三维形态对于人脸识别、人脸表情分析等应用具有重要意义。基于双目视觉的人脸三维重建技术可以通过一双摄像头拍摄到同一物体在不同角度的图像，进而重建出该物体的三维模型，实现了对人脸的三维重建。该技术实现对人脸的三维建模，可以应用在人脸识别、3D人像生成等领域，具有广泛的应用前景。
二、研究目标
本课题旨在通过双目视觉技术对人脸进行三维重建，实现人脸的三维建模，具体研究目标如下：
1.建立基于双目视觉的人脸三维重建模型；
2.实现对人脸的多角度三维重建；
3.实现人脸轮廓重建；
4.实现对三维人脸模型进行纹理映射。
三、研究内容
本课题的研究内容主要包括以下几个方面：
1.基于相机标定的双目视觉系统的构建，获得双目视觉成像图像；
2.对获得的双目视觉图像进行立体匹配，实现立体匹配；
3.利用得到的立体匹配结果，实现人脸三维重建；
4.实现人脸轮廓线的提取；
5.利用重建的三维模型和轮廓线，实现对三维人脸模型的纹理映射。
四、研究方案和方法
本课题的研究方案和方法主要包括以下几个部分：
1.双目视觉系统的构建：通过构建双目视觉系统，利用两个摄像头分别拍摄人脸图像，以获取不同角度下的图像信息，以获得双目视觉图像数据。
2.立体匹配算法的选择和实现：利用立体匹配算法对获得的双目视觉图像进行处理，得到深度信息，获得人脸三维重建数据。
3.人脸三维模型的重建：基于上述双目视觉图像和立体匹配结果，通过三维重建方法，实现人脸的三维重建。
4.人脸轮廓线的提取：通过处理三维重建中的模型数据，提取得到人脸的轮廓线。
5.纹理映射：将纹理数据映射到三维人脸模型表面，实现对三维人脸模型的纹理映射。
五、技术路线及关键技术
1.双目摄像头标定算法：通过双目摄像头标定算法，获取双目视觉图像，保证立体匹配的质量。
2.立体匹配算法：基于扫描线方法和动态规划算法实现对双目视觉图像的立体匹配。
3.三维重建算法：采用基于四元数的配准算法实现双目图像的三维重建。
4.轮廓线提取算法：基于边缘检测方法实现人脸轮廓线的提取。
5.纹理映射算法：基于深度信息的法向量计算及光照计算算法实现对三维人脸模型的纹理映射。
六、预期成果
通过本课题的研究，将实现基于双目视觉的人脸三维重建技术，具体预期成果如下：
1、建立了基于双目视觉的人脸三维重建系统；
2、实现了双目视觉图像的立体匹配算法；
3、实现了对人脸三维模型的重建；
4、实现了人脸轮廓线的提取；
5、实现了对三维人脸模型的纹理映射。
七、研究意义
基于双目视觉的人脸三维重建技术能够实现对人脸的三维建模，为人脸识别、3D人像生成等领域的应用提供了良好的技术基础。本课题的研究成果，将推动人脸识别技术和3D图像处理技术的发展，有望在安全领域、游戏行业、虚拟试衣等领域得到广泛应用。