摘 要

现今社会在许多方面都需要进行人脸老化的模拟，如禁毒宣传、刑事侦破、影视特效和科普教育等等。在进行人脸老化模拟时，借助计算机可以实现效率和便捷性的提升并且有效降低成本。

本文首先简单说明了人脸定位及渲染技术的背景、国内外研究现状以及该技术的研究意义。然后介绍了开发工作中所需的软硬件环境和实现人脸老化应用所需的操作，如人脸特征点定位、仿射变换、纹理形变、纹理颜色叠加、摄像头调用以及读取并显示图像文件等的基本原理。之后较为详细地叙述了从环境搭建到合成图像导出的人脸老化应用开发流程。最后进行了总结与展望。

本次课题完成了对人脸各部位定位并添加衰老特效的目标。

关键词：人脸定位 人脸老化 图像形变 纹理叠加

Application of face localization and rendering technology

Abstract

Today's society needs to simulate face aging in many aspects, such as anti-drug propaganda, criminal investigation, special effects and popular science education, etc.In face aging simulation, the computer can improve the efficiency and convenience and reduce the cost effectively.

In this paper, the background of face localization and rendering technology, the research status at home and abroad and the research significance of this technology are briefly explained.Then introduces the software and hardware environment needed for the development work and the operations which required for achieving facial aging applications, such as facial feature points positioning, affine transformation, deformation texture, texture and color overlay, camera calls and image file reading and displaying, etc.After that, the development process of face aging application from environment construction to synthetic image export is described in detail.Finally, the summary and prospect are given.

This project has completed the goal of locating various parts of human face and adding special effects of aging.

Key Words: Face positioning; Facial aging; Image deformation; Texture overlay

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 人脸老化技术的背景 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 国内外研究现状 1

1.1.3 研究意义 3

1.2 开发目标 4

1.3 本章小结 4

第二章 相关技术介绍 5

2.1 Visual Studio介绍 5

2.1.1 概述 5

2.1.2 应用领域 5

2.2 OpenCV介绍 6

2.2.1 概述 6

2.2.2 应用领域 6

2.3 dlib介绍 7

2.3.1 概述 7

2.3.2 应用领域 7

2.4 Photoshop介绍 8

2.3.1 概述 8

2.3.2 应用领域 8

2.5 CMake介绍 9

2.6 硬件概述 9

2.7 本章小结 9

第三章 相关原理分析 10

3.1 人脸老化系统总结构 10

III

3.2人脸特征点标定 10

3.3 仿射变换 12

3.4纹理叠加 13

3.4.1 纹理形变 13

3.4.2 图像颜色叠加 13

3.5 摄像头的调用与截屏 15

3.5.1 摄像头的调用 15

3.5.2 截屏 16

3.6 按路径读取并显示图像文件 16

3.7本章小结 16

第四章 设计与实现 17

4.1 开发环境 17

4.2 总体设计 18

4.3 项目实现 19

4.3.1 纹理素材处理 19

4.3.2 人脸图像获取 19

4.3.3 人脸特征点标定 22

4.3.4 脸部轮廓变化 23

4.3.5 纹理叠加 26

4.3.6 合成图像导出 31

4.3.7 界面图形化 31

4.4 本章小结 32

第五章 总结与展望 33

参考文献 34

致谢 35

IV

第一章 引言

1.1 人脸老化技术的背景

1.1.1 概述

现今社会在许多方面都需要进行人脸衰老的模拟，如：宣传毒品危害、宣传关爱老年人等公益活动举办时，可以模拟出参与者吸毒后衰老加剧或者几十年后自然衰老的相貌以加强宣传效果；公安刑事侦破时，可根据嫌犯年轻时的照片模拟出其现今的大致相貌以方便搜查逮捕；在影视行业经常需要特效化妆师为演员画老年妆，传统上妆方式耗时长、成本高且受化妆师的个人水平和经验影响大，使用计算机合成演员老年相貌效率高且可以节约人力物力成本；在对青少年进行科普教育时也可以通过对人脸衰老的模拟展示人的相貌变化，从而加强教学效果。

如今计算机科学技术已经深入了生活的方方面面，并且切实解决了许多现实中的问题。在人脸老化模拟的问题上，也可以借助计算机实现效率和便捷性的提升。自1964年至今，人脸技术已经有了一定的发展并且有部分人脸定位及渲染的理论研究成果可供参考，这为结合计算机科学技术手段方便、快捷、高效地进行人脸老化的模拟提供了重要的理论支持。

本项目的课题是为南京禁毒支队协议开发的吸毒后的人脸变化模拟软件,禁毒宣传机现已广泛部署在南京的各大公共场所。

1.1.2 国内外研究现状

早在1964年，国外就开始了对人脸技术的相关研究。进入20世纪90年代以后，人脸技术突飞猛进，不仅建立了数个大型人脸数据库，而且出现了一些商业化的人脸技术系统，这些为人脸技术研究者提供了巨大的便利。

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