Automated Facial Anthropometry Over 3D Face Surface Textured Meshes

Abstract

The automation of human face measurement means facing mayor technical and technological challenges. The use of 3D scanning technology is widely accepted in the scientific community and it offers the possibility of developing non-invasive measurement techniques. However, the selection of the points that form the basis of the measurements is a task that still requires human intervention. This work introduces digital image processing methods for automatic localization of facial features. The first goal was to examine different ways to represent 3D shapes and to evaluate whether these could be used as representative features of facial attributes, in order to locate them automatically. Based on the above, a non-rigid registration procedure was developed to estimate dense point-to-point correspondence between two surfaces. The method is able to register 3D models of faces in the presence of facial expressions. Finally, a method that uses both shape and appearance information of the surface, was designed for automatic localization of a set of facial features that are the basis for determining anthropometric ratios, which are widely used in fields such as ergonomics, forensics, surgical planning, among othersResumen : La automatización de la medición del rostro humano implica afrontar grandes desafíos técnicos y tecnológicos. Una alternativa de solución que ha encontrado gran aceptación dentro de la comunidad científica, corresponde a la utilización de tecnología de digitalización 3D con lo cual ha sido posible el desarrollo de técnicas de medición no invasivas. Sin embargo, la selección de los puntos que son la base de las mediciones es una tarea que aún requiere de la intervención humana. En este trabajo se presentan métodos de procesamiento digital de imágenes para la localización automática de características faciales. Lo primero que se hizo fue estudiar diversas formas de representar la forma en 3D y cómo estas podían contribuir como características representativas de los atributos faciales con el fin de poder ubicarlos automáticamente. Con base en lo anterior, se desarrolló un método para la estimación de correspondencia densa entre dos superficies a partir de un procedimiento de registro no rígido, el cual se enfocó a modelos de rostros 3D en presencia de expresiones faciales. Por último, se plantea un método, que utiliza tanto información de la forma como de la apariencia de las superficies, para la localización automática de un conjunto de características faciales que son la base para determinar índices antropométricos ampliamente utilizados en campos tales como la ergonomía, ciencias forenses, planeación quirúrgica, entre otrosDoctorad