三维人体模型重建方法、装置、电子设备和可读介质与流程

所属的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。下面参照图12来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备1200。图12显示的电子设备1200仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图12所示，电子设备1200以通用计算设备的形式表现。电子设备1200的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元1210、上述至少一个存储单元1220、连接不同系统组件(包括存储单元1220和处理单元1210)的总线1230。其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元1210执行，使得所述处理单元1210执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元1210可以执行如本公开实施例所示的方法。存储单元1220可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)12201和/或高速缓存存储单元12202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)12203。存储单元1220还可以包括具有一组(至少一个)程序模块12205的程序/实用工具12204，这样的程序模块12205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。总线1230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。电子设备1200也可以与一个或多个外部设备1240(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备1200交互的设备通信，和/或与使得该电子设备1200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口1250进行。并且，电子设备1200还可以通过网络适配器1260与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器1260通过总线1230与电子设备1200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备1200使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和构思由权利要求指出。

背景技术：

1、目前，现有的重建算法多为基于单张图像的三维人体重建。该重建方法输入图像的可观测部分有限，缺少被遮挡或者人物反面的信息，因此重建结构中不可见区域的恢复精度较低。

2、在相关技术中，对原始图像预测正/反法向图，再将法向图与原始图像一起作为三维人体重建网络的输入。

3、相关技术中的三维人体重建方案虽然一定程度上能提高不可见区域的重建精度，但是至少存在以下技术问题：

4、(1)法向图的预测由rgb图像经过pix2pix网络得到，但是要在不同姿态上做到足够泛化，就需要大量的训练数据，且训练得到的法向图预测的精度是有限的；

5、(2)将法向图与原始图像一起作为三维人体重建网络的输入，这就可能导致重建后的三维人体模型的细节精度较差。

6、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种三维人体模型重建方法、装置、电子设备和可读介质，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的三维人体模型重建的可靠性差等问题。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种三维人体模型重建方法，包括：获取包括人体图像的原始rgb二维图像和所述人体图像的剪影；将所述原始rgb二维图像和所述剪影输入至smpl预测网络，以构建smpl人体参数模型；基于所述剪影对所述smpl人体参数模型进行人体正面图像和人体反面图像的渲染，以得到无着装的人体法向图和纹理特征；根据所述人体法向图和所述纹理特征进行三维人体模型的重建。

3、在本公开的一种示例性实施例中，还包括：

4、确定所述人体法向图的体素特征、法向特征和所述纹理特征；

5、基于注意力机制将所述体素特征、所述法向特征和所述纹理特征融合至重建后的三维人体模型。

6、在本公开的一种示例性实施例中，确定所述人体法向图的体素特征、法向特征和所述纹理特征包括：

7、对所述人体法向图进行体素化，以确定所述体素特征；

8、对所述原始rgb二维图像提取纹理图和着装人体法向图；

9、通过特征提取网络对所述纹理图和所述着装人体法向图进行特征提取，以获得所述法向特征和所述纹理特征。

10、在本公开的一种示例性实施例中，通过特征提取网络对所述纹理图和所述着装人体法向图进行特征提取，以获得所述法向特征和所述纹理特征包括：

11、基于双线性插值算法将所述人体法向图投影至二维平面；

12、根据所述二维平面的投影结果提取所述法向特征和所述纹理特征；

13、确定所述人体法向图上任一采样点与所述法向特征之间的对应关系，以及所述采样点与所述纹理特征之间的对应关系。

14、在本公开的一种示例性实施例中，基于注意力机制将所述体素特征、所述法向特征和所述纹理特征融合至重建后的三维人体模型包括：

15、基于所述基于注意力机制对所述体素特征、所述法向特征和所述纹理特征进行归一化处理，并赋予预设权重值；

16、将所述人体法向图解码为smpl网格，以确定顶点坐标、β和θ；

17、将所述顶点坐标、所述β、所述θ、所述预设权重值和对应的特征向量代入至身体拟合损失函数中，所述特征向量包括所述体素特征、所述法向特征和所述纹理特征；

18、基于所述身体拟合损失函数的计算结果与预设损失函数结果之间的大小关系，对所述特征向量的权重值进行调整。

19、在本公开的一种示例性实施例中，基于所述身体拟合损失函数的计算结果与预设损失函数结果之间的大小关系，对所述特征向量的权重值进行调整包括：

20、判断所述身体拟合损失函数的计算结果是否大于所述预设损失函数结果；

21、若判定所述身体拟合损失函数的计算结果大于所述预设损失函数结果，则对所述权重值进行调整至所述计算结果小于或等于所述预设损失函数结果时为止。

22、在本公开的一种示例性实施例中，所述身体拟合损失函数的表达式包括：

23、

24、

25、其中，所述vj表示第j个顶点，所述ns表示所述顶点的总数，所述c(vj)表示所述顶点对应的特征向量，所述f(c(vj))表示所述顶点的占有值，所述λr为常量，所述βinit与所述θinit为初始参数，所述η表示预设系数。

26、根据本公开实施例的第二方面，提供一种三维人体模型重建装置，包括：

27、获取模块，设置为获取包括人体图像的原始rgb二维图像和所述人体图像的剪影；

28、构建模块，设置为将所述原始rgb二维图像和所述剪影输入至smpl预测网络，以构建smpl人体参数模型；

29、渲染模块，设置为基于所述剪影对所述smpl人体参数模型进行人体正面图像和人体反面图像的渲染，以得到无着装的人体法向图和纹理特征；

30、重建模块，设置为根据所述人体法向图和所述纹理特征进行三维人体模型的重建。

31、根据本公开的第三方面，提供一种电子设备，包括：存储器；以及耦合到所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上述任意一项所述的方法。

32、根据本公开的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述的三维人体模型重建方法。

33、本公开实施例，通过获取包括人体图像的原始rgb二维图像和人体图像的剪影，并将原始rgb二维图像和剪影输入至smpl预测网络，smpl预测网络能够基于剪影对人体图像区域和背景进行预测训练，以构建smpl人体参数模型，并且基于剪影对smpl人体参数模型进行人体正面图像和人体反面图像的渲染，以得到无着装的人体法向图和纹理特征，最终根据人体法向图和纹理特征进行三维人体模型的重建，既可以减少对训练数据的依赖，又提高了法向图生成的准确率和可靠性，也进一步提高了三维人体模型的表面纹理重建效果。

34、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。