（Python）3D人脸处理工具Face3d

介绍

这个项目实现了一些与3D人脸相关的基本功能。

你可以使用它来处理网格数据，从可变形模型生成3D人脸，用一幅图片和几个关键点作为输入来重建3D人脸，给人脸打上不同的光照（详情请见例程）。

一开始，我是为了学习3D人脸重建以及一些个人研究才开始写这个项目的，所以所有的代码都是用Python(numpy)写的。然而，有些函数（例如rasterization光栅化）不能用向量来优化，用python实现的话运行起来会很慢，于是我决定用C++来完成这些部分(不使用别的库，如OpenCV或者eigen)，然后用Cython编译以供Python调用。所以最终版本十分轻量而且运行很快。

此外，考虑到初学者可以关注于算法本身，研究者可以快速的尝试并验证自己的想法，numpy版本也被保留了。为了你们能学习到基础知识并理解代码，我会尽力在每个函数中添加引用和公式。

想要了解更多3D人脸的消息和研究，你可以看看这里。

请阅读吧。^_^

架构

# Since triangle mesh is the most popular representation of 3D face, # the main part is mesh processing.mesh/ # written in pythonandc++| cython/ # c++ files, use cython to compile | io.py # read & write obj| vis.py # plot mesh| transform.py # transform mesh & estimate matrix| light.py # add light & estimate light(todo)| render.py # obj to image using rasterization rendermesh_numpy/ # the same with mesh/, with each part written in numpy
# slow but easy to learn and modify# 3DMM is one of the most popular methods to generate & reconstruct 3D face.morphable_model/| morphable_model.py # morphable model class: generate & fit| fit.py # estimate shape&expression parameters. 3dmm fitting.| load.py # load 3dmm data

案例

cd ./examples

• 3dmm. python 2_3dmm.py

上面这张图：由3dmm随机生成的案例

下面这张图：使用68个关键点由3dmm拟合的人脸

• 转化. python 3_transform.py

上面这张图：

修复了相机位置&使用正交投影（常使用于重建）

然后转换了人脸：比例，改变俯仰角度，改变下巴角度，改变侧倾角度等

下面这张图：

修复了物体位置&使用透视投影（fovy = 30）（模拟真实视图） 。

然后改变相机位置，旋转相机：从远到近，从下到上，从左到右。

• light. python 4_light.py

单点投光：从左到右，从上到下，从近到远。

• image map python 6_image_map.py

渲染图像像素中的不同属性。 例如深度，pncc，uv坐标

• uv map python 7_uv_map.py

在uv坐标中渲染不同的属性。 例如颜色（纹理贴图），位置（2d面部图像和相应的位置图）

开始吧！

必要条件

• Python 2 or Python 3

• Python packages:

1. numpy

2. skimage (为了读取&编辑图像)

3. scipy (为了加载mat)

4. matplotlib (为了展示)

5. Cython (为了编译 c++ 文件)

使用

1.克隆库

git clone https://github.com/YadiraF/face3dcd face3d

2.编译 c++ 文件为了在Python中使用（如果你用的是numpy版本的话就忽略吧）

cd face3d/mesh/cython
python setup.py build_ext -i

3.准备BFM数据（如果你不使用3dmm的话就忽略吧）

请看 https://github.com/YadiraF/face3d/blob/master/examples/Data/BFM/readme.md

4.运行例子

cd examples
python1_pipeline.py

（示例使用cython版本，您可以将mesh更改为mesh_numpy以使用numpy版本）