BFM使用 - 獲取平均臉模型的68個特征點坐標

使用版本：2009
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使用Matlab導入01_MorphableModel.mat

load('解壓目錄\01_MorphableModel.mat')

160470=53490*3，即形狀（Shape）\(S=(x_1, y_1, z_1, ..., x_n, y_n, z_n)\)
包含內容：

• segbin：猜是segment binary，用熱點法標注屬於面部哪一部分。
  
• shapeEV：形狀方差；
• shapeMU（160470*1）：平均形狀；
• shapePC：形狀的主成分；
• texEV：紋理方差；
• texMU：平均紋理
• texPC：紋理的主成分；

新建一個Matlab腳本，輸入如下代碼：

shape = reshape(shapeMU, 3, 53490)
shape = shape.'
x = shape(:, 1)
y = shape(:, 2)
z = shape(:, 3)
scatter3(x,y,z, 1, 'filled');

該代碼將原本一行的形狀向量轉換為n*3的矩陣，然后將其在三維坐標系下畫出來，我們可以看到顯示如圖人臉。

官方提供的landmark對應關系格式如下（Farkas_face05.fp）：

# Feature Points
# Filename: /net/faces/projects/model200/fps/new_farkas/face05_farkas.fp
# Format: (vertex_nr) (x y z) (x y) (name)
19963 -88262.2 36394.8 -4947.64 0 0 sa
20205 -71257.4 -20598.4 13258.3 0 0 sba
21629 -77516 30127.9 12058.9 0 0 pra
...

因此我們通過一個python腳本讀取其中的三維點信息並保存到mat矩陣當中：

import scipy.io as scio
file = open("Farkas_face05.fp")
landmarks = []
while True:
    line = file.readline()
        if not line:
            break
        if line[0] < '0' or line[0] > '9':
            continue
        args = line.split()
        coord = [float(args[1]), float(args[2]), float(args[3])]    
        landmarks.append(coord)
scio.savemat('landmarks.mat', {'landmarks': landmarks})

隨后從Matlab中讀取這個mat文件，並進行打印：

scatter3(x,y,z,2, 'filled');
hold on;
for i = 1:70
    scatter3(landmarks(i,1), landmarks(i,2), landmarks(i,3),10, 'r');
end

顯示效果圖如下

因為我們最終想通過與dlib提供的68個點進行擬合，因此不能使用這種方法得到的特征點。
這邊找到了Github上有人提供的68個特征點在BFM上的對應關系：https://github.com/anilbas/BFMLandmarks
我們將其中的Landmarks68_BFM.anl文件內的68個下標導入Matlab然后更新代碼：

% tmp存儲了Landmarks68_BFM.anl中的68個下標
scatter3(x,y,z,2, 'filled');
hold on;
for i = 1:68
    scatter3(x(tmp(i)), y(tmp(i)), z(tmp(i)),10, 'r');
end

顯示結果如下：

這便是我們想要得到的68個點，最后我們把這68個點的坐標導出到本地：

landmarks = zeros(68,3);
for i = 1:68
    landmarks(i, :) = [x(tmp(i)), y(tmp(i)), z(tmp(i))];
end
save landmarks landmarks

這樣我們就可以在后續的代碼中通過導入landmarks.mat來獲取標准臉的68位特征點坐標了。