Fixing of Facial Triangle Meshes

Abstract

The purpose of this work is to create an algorithm for automatic cleaning and trimming of three-dimensional facial scans. In view of that, we have developed an algorithm which consists of three central parts. The frst part is a novel landmark detection algorithm based on discrete diferential geometry and machine learning methods. The second part is represented by a method removing defects, spikes, and blobs and the last part is an enhancement of an algorithm for hole flling. The outcome of this work is a program which can automatically clean and trim three-dimensional facial scans and moreover, it can detect nose tip, nose root, and mouth and eye corners. As our testing has shown, the program performs well on facial scans produced by the optical scanner Vectra3D.

Hlavním cílem této práce je navržení algoritmu pro automatické čištění a ořezávání obličejových skenů. Za tímto účelem jsme vyvinuli algoritmus, který sestává ze tří hlavních částí. Jednou z těchto částí je nový algoritmus pro detekci obličejových landmarků, který je založený na poznatcích diskrétní diferenciální geometrie a na metodách strojového učení. Další část se zabývá rozpoznáváním a odstraňováním geometrických a topologických defektů. Poslední část si klade za cíl vyplňování děr v trojúhelníkových sítích, k čemuž je využíváno vylepšení jistého stávajícího algoritmu. Výsledkem této práce je program, který dokáže automaticky ořezávat a odstraňovat typické nedostatky obličejových skenů. Navíc dokáže detekovat sadu výrazných obličejových bodů -- špičku a kořen nosu, ústní a vnitřní oční koutky. Při testování se ukázalo, že si program dokáže bez potíží poradit s daty produkovanými optickým skenerem Vectra3D.