การจำลองใบหน้าบุคคลสามมิติผ่านกล้องเดี่ยวที่อยู่นิ่ง

Abstract

งานวิจัยนี้เสนอวิธีการจำลองใบหน้าบุคคลสามมิติโดยใช้กล้องตัวเดียวที่อยู่นิ่งโดยเก็บภาพนิ่งใบหน้าบุคคลที่หันหน้ารอบแกนตั้ง (ลำคอ) จำนวนประมาณ 150 ภาพ โดยไม่ต้องอาศัยอุปกรณ์อื่นเพิ่มเติม ภาพใบหน้าที่บันทึกครอบคลุมมุมหันระหว่าง ±45 องศาสำหรับนำมาจำลองใบหน้าบุคคลโดยผ่านกระบวนการสกัดข้อมูลรูปร่างสองมิติ การปรับเหมาะด้วยแบบจำลองใบหน้าสามมิติ และการรวมข้อมูลรูปร่างและพื้นผิวแบบถ่วงน้ำหนัก ซึ่งกระบวนการทั้งหมดเป็นแบบอัตโนมัติโดยตลอดทำให้สามารถนำไปใช้งานได้โดยสะดวก ขั้นตอนการสกัดข้อมูลรูปร่างดำเนินการโดยคัดเลือกบริเวณใบหน้าจากภาพด้วยแบบจำลองสีผิวเชิงพื้นที่ซึ่งมีอัตราการตรวจหาบริเวณใบหน้าจากภาพสูงและประมวลผลได้อย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับขั้นตอนวิธีแบบดั้งเดิมด้วยการคำนวณที่ไม่ซับซ้อน จากนั้นใช้แบบจำลองรูปร่างกัมมันต์เพื่อสกัดตำแหน่งจุดฟีเจอร์สองมิติจากบริเวณใบหน้าเพื่อนำไปปรับเหมาะเข้ากับแบบจำลองสามมิติโดยใช้ขั้นตอนวิธีค้นหาแบบผ่อนปรนและปรับปรุงรูปร่างแบบเฉพาะบริเวณที่เสนอในงานวิจัยนี้เพื่อให้ได้ท่าทางและรูปร่างของใบหน้าสามมิติจากภาพที่มีความแม่นยำสูงโดยใช้ระยะเวลาการประมวลผลไม่มาก เมื่อได้ข้อมูลรูปร่างและท่าทางของใบหน้าในแต่ละภาพแล้วจะรวมข้อมูลดังกล่าวเข้าด้วยกันแบบถ่วงน้ำหนักขึ้นกับข้อมูลความลึกและด้านกว้างที่ปรากฏในแต่ละภาพทั้งในส่วนรูปร่างและพื้นผิวซึ่งสอดคล้องกัน เพื่อให้แบบจำลองใบหน้าสามมิติผลลัพธ์มีความถูกต้องทั้งด้านรูปร่างด้านกว้าง ด้านลึกและพื้นผิว โดยทดลองบนฐานข้อมูลใบหน้าที่เก็บบันทึกด้วยกล้องเว็บแคมร่วมกับฐานข้อมูล MIT-CBCL ได้ค่าความผิดพลาดของพื้นผิวแบบจำลองเทียบกับชุดภาพทดสอบเป็น 8.36% และค่าความผิดพลาดของรูปร่างแบบจำลองเทียบกับชุดภาพทดสอบเป็น 7.44 จุดภาพ