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在形状空间中传递面部情感变形:不同方法的比较。 (英语) 兹比尔1522.65029

摘要:研究形状的变化是许多科学领域共同关注的问题。我们在这里解决两个问题:(1)量化两个给定形状之间的变形,(2)将此变形传输到变形第三个形状。根据曲面匹配算法的可用性和所采用的数学过程类型,可以使用或不使用点对应进行这些操作。在计算机视觉中,面部表情的重新定位是一个常见的应用。在这里,我们对比了四种不同的方法,用于在根据两个形状的匹配进行估计后将变形传输到目标。这些方法来自非常不同的领域,如计算解剖学、计算机视觉和生物学。我们使用大微分变形度量映射和薄板样条,以估计经历不同情绪的人脸变形轨迹中的变形。然后,我们使用朴素传输(NT)、线性移位(LS)、直接传输(DT)和扇形方案(FS)将估计的变形传输到由240个同源点组成的四个外来面,并识别出416个三角形的三角结构。我们使用了局部和全局标准来评估这4种方法的性能,例如保持原始变形。我们发现DT、LS和FS在恢复原始变形方面非常有效,而NT在传输形状变化的几个方面出现故障。由于最佳方法可能因应用而异,我们建议仔细测试不同的方法,以便为任何特定应用选择最佳方法。

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65D18天 计算机图形、图像分析和计算几何的数值方面
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参考文献:

[1] Aaron,O.:bezier:bezier曲线和样条线工具包(2014)。R包版本1.1
[2] Bookstein,FL,《主翘曲:薄板样条和变形分解》,IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,11, 6, 567-585 (1989) ·Zbl 0691.65002号 ·doi:10.1109/34.24792
[3] Bronstein,A.M.、Bronstein,M.M.、Kimmel,R.:用于几何和纹理操作的非刚性曲面的微积分。收录:IEEE可视化和计算机图形汇刊(2007年)
[4] 巴克利,PF;院长,D。;佛罗里达州布克斯坦;弗里德曼,L。;Kwon,D。;Lewin,JS;J.卡马特。;Lys,C.,《精神分裂症中基于三维磁共振的形态计量学和心室形态异常》,Biol。精神病。,45, 1, 62-67 (1999) ·doi:10.1016/S0006-3223(98)00067-5
[5] Campbell,K.,Fletcher,P.:通过简化到李代数,微分同态群中的有效并行传输。收录于:《计算机科学课堂讲稿》(包括人工智能子系列课堂讲稿和生物信息学课堂讲稿),10551 LNCS,第186-198页(2017年)
[6] Carlson,K.B.、De Ruiter,D.J.、Dewitt,T.J.、Mcnulty,K.P.、Carlson、K.J.、Tafforeau,P.、Berger,L.R.:南方古猿成年颅骨形态的发育模拟。南非。科学杂志。(2016). doi:10.17159/sajs.2016/20160012
[7] do Carmo Valero,医学博士:黎曼几何。数学:理论与应用。伯卡用户,伦敦(1992年)·Zbl 0752.53001号
[8] 德莱顿,I。;Koloydenko,A。;Zhou,D.,协方差矩阵的非核素统计,及其在扩散张量成像中的应用,Ann.Appl。统计,31102-1123(2009)·Zbl 1196.62063号 ·doi:10.1214/09-AOAS249
[9] Dryden,I.L.:《形状:统计形状分析》(2019年)。R包版本1.2.5
[10] 伊利诺伊州德莱顿;Mardia,KV,《统计形状分析及其在R中的应用》(2016),奇切斯特:威利·Zbl 1381.62003年 ·doi:10.1002/9781119072492
[11] 德勒曼,S。;佩内克,X。;特鲁韦,A。;阿亚奇,N。;Braga,J.,通过时间回归和时空登记比较黑猩猩和倭黑猩猩的颅内个体发育,《人类进化杂志》,62,74-88(2012)·doi:10.1016/j.jhevol.2011.10.004
[12] 德勒曼,S。;普拉斯塔瓦,M。;查龙,N。;科伦伯格,JR;Joshi,S。;Gerig,G。;Trouve,A.,具有密集变形和稀疏参数的解剖形状复合体的形态计量学,NeuroImage,101,35-49(2014)·doi:10.1016/j.neuroimage.2014.06.043
[13] Evangelista,A。;加布里埃尔,S。;Nardinocchi,P。;皮拉斯,P。;普杜,P。;特雷西,L。;托罗密欧,C。;Varano,V.,通过斑点追踪超声心动图对真实人类左心室功能性应变线进行非侵入性评估,J.Biomech。,48, 3, 465-471 (2015) ·doi:10.1016/j.jbiomech.2014.12.028
[14] 加布里埃尔,S。;Nardinocchi,P。;Varano,V.,《人类左心室应变模式的评估:模拟研究》,计算机。方法生物技术。生物识别。工程师,18,7,790-798(2015)·网址:10.1080/10255842.2013.847094
[15] Guigui,N.,Jia,S.,Sermesant,M.,Pennec,X.:不同形态形状分析的对称算法组件。收录于:计算机科学课堂讲稿(包括人工智能子系列课堂讲稿和生物信息学课堂讲稿),11712 LNCS,第759-768页(2019年)·Zbl 1458.94033号
[16] Gunz,P.,Mitteroecker,P.:半地标:量化曲线和曲面的方法。Hystrix 24(1),(2013)
[17] Le,H.,《展开形状曲线》,J.Lond。数学。Soc.,68,511(2003)·Zbl 1040.60009 ·doi:10.1112/S0024610703004393
[18] Huckemann,S。;Hotz,T。;Munk,A.,黎曼流形的本征Manova及其在平面形状的Kendall空间中的应用,IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,32, 4, 593-603 (2010) ·doi:10.1109/TPAMI.2009.117
[19] Joshi,S。;Miller,M.,通过大变形差异化进行Landmark匹配,IEEE Trans。图像处理。,9, 8, 1357-1370 (2000) ·兹比尔0965.37065 ·数字对象标识代码:10.1109/83.855431
[20] A.库姆。;德莱顿,I。;Le,H.,平面地标数据的形状空间平滑样条,Biometrika,94,513-528(2007)·兹比尔1134.62044 ·doi:10.1093/biomet/asm047
[21] 莱德劳,DH;Weickert,J.,《张量场的可视化和处理》(2009),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1159.68003号 ·doi:10.1007/978-3-540-88378-4
[22] 洛伦齐,M。;Pennec,X.,《大地测量学,并行传输和微分图像配准的单参数子群》,国际计算机杂志。视觉。,105, 111-127 (2013) ·Zbl 1304.92076号 ·文件编号:10.1007/s11263-012-0598-4
[23] Louis,M.,Bóne,A.,Charlier,B.,Durrleman,S.:形状分析中的并行传输:可扩展的数值格式。在信息几何科学国际会议上,第29-37页。施普林格(2017)·Zbl 1428.53046号
[24] 路易斯,M。;B.查理尔。;Jusselin,P。;Pal,S。;Durrleman,S.,黎曼流形上沿测地线平行传输的扇形方案,SIAM J.Numer。分析。,56, 4, 2563-2584 (2018) ·Zbl 1396.53065号 ·doi:10.1137/17M1130617
[25] Madeo,A.,Piras,P.,Re,F.,Gabriele,S.,Nardinocchi,P..,Teresi,L.,Torromeo,C.,Chialastri,C.,Schiariti,M.,Giura,G.,Evangelista,A.,Dominici,T.,Varano,V.,Zachara,E.,Puddu,P.:一种新的基于4d轨迹的方法揭示了肥厚型心肌病的异常左心室旋转动力学。《公共科学图书馆·综合》10(4),e0122376(2015)
[26] 米勒,M。;特鲁韦,A。;Younes,L.,《计算解剖学中的哈密顿系统和最优控制:自D’arcy Thompson,Annu以来的100年》。生物识别版本。工程师,17,447-509(2015)·doi:10.11146/年度-bioeng-071114-040601
[27] 密歇根州米勒;邱,A.,计算功能解剖学新兴学科,神经影像,45,1,S16-S39(2009)·doi:10.1016/j.neuroimage.2008.10.044
[28] 密歇根州米勒;特鲁韦,A。;Younes,L.,《计算解剖学测地摄影》,J.Math。成像视觉。,24209-228(2006年)·Zbl 1478.92084号 ·doi:10.1007/s10851-005-3624-0
[29] 密歇根州米勒;尤尼斯,L。;Trouve,A.,人体解剖学的差异形态测量和测地线定位系统,技术,2,1,36-43(2014)·doi:10.1142/S2339547814500010
[30] Nardinocchi,P。;特雷西,L。;Varano,V.,《弹性度量:大变形弹性的回顾》,国际非线性力学杂志。,56, 34-42 (2013) ·doi:10.1016/j.ijnonlinmec.2013.05.002
[31] Niethammer,M.,Vialard,F.:形状统计的黎曼度量:平行传输和尺度不变性。In:第四届MICCAI计算解剖学数学基础研讨会(MFCA)会议记录(2013)
[32] Piras,P.,Evangelista,A.,Gabriele,S.,Nardinocchi,P..,Teresi,L.,Torromeo,C.,Schiariti,M.,Varano,V.,Puddu,P.:使用procrustes运动分析对左心室心脏周期进行4d分析。《公共科学图书馆·综合》9(1),e86896(2014)
[33] 皮拉斯,P。;马可里尼,F。;Raia,P。;Curcio,M。;Kotsakis,T.,《利用几何形态计量学测试已灭绝的意大利田鼠种群第一下臼齿形状的进化停滞和趋势》,J.Evolut。生物学,22,1,179-191(2009)·文件编号:10.1111/j.1420-9101.2008.01632.x
[34] 皮拉斯,P。;Profico,A。;潘多尔菲,L。;Raia,P。;迪·文森佐,F。;Mondanaro,A。;Castiglione,S。;Varano,V.,《应用于古生物学案例研究的现代形状分析中局部变形可视化的当前选项》,Front。地球科学。,8, 66 (2020) ·doi:10.3389/恐惧2020.00066
[35] Piras,P.、Sansalone,G.、Teresi,L.、Moscato,M.、Profico,A.、Eng,R.、Cox,T.、Loy,A.、Colangelo,P.和Kotsakis,T.:食虫性地下安乐死动物的挖掘适应。几何形态计量学和有限元分析揭示了蒙山中鳞藻之谜。J.Morphol公司。276(10), 1157-1171 (2015)
[36] Piras,P.,Torromeo,C.,Evangelista,A.,Gabriele,S.,Esposito,G.,Nardinocchi,P..,Teresi,L.,Madeo,A.,Schiariti,M.,Varano,V.,Puddu,P.:稳态左心整合和分解与肥厚型心肌病中心房-心室共变的动态平衡失调有关。科学。众议员7(1),6257(2017)
[37] Piras,P.、Torromeo,C.、Re,F.、Evangelista,A.、Gabriele,S.、Esposito,G.、Nardinocchi,P.、Teresi,L.、Madeo,A.、Chialastri,C.、Schiariti,M.、Varano,V.、Uguccioni,M.、Puddu,P.:几何形态计量学和平行运输揭示的肥厚型心肌病左心房轨迹损伤。科学。代表6,34906(2016)
[38] 波克拉斯,J。;布朗斯坦,A。;Bronstein,M.,无点-线对应的部分形状匹配,数值。数学。,1223-244年6月1日(2013年)·Zbl 1289.65029号
[39] Profico A.V.:Arothron:几何形态分析的R函数(2015)。R包
[40] 邱,A。;阿尔伯特,M。;尤尼斯,L。;Miller,M.,时间序列差异度量映射和平行运输轨道随时间变化的形状变化,《神经影像》,45,1,S51-60(2009)·doi:10.1016/j.neuroimage.2008.10.039
[41] Raia,P.、Piras,P.和Kotsakis,T.:意大利上古-第四纪大型哺乳动物群落的检测。化石动物群生物年代学和相似性的整合。四元数。科学。第25版(7-8),846-854(2006)
[42] Schlager,S.:R.in中的形态和RVCG形状分析:Zheng,G.,Li,S.,Szekely,G.(编辑)。统计形状和变形分析,第217-256页。伦敦学术出版社(2017)
[43] Schlager,S.:几何形态计量学、形状分析和表面操作R:R包中的形态和RVCG-形状分析(2017)
[44] Schlager,S。;Profico,A。;迪·文森佐,F。;Manzi,G.,基于三维双边半地标的化石标本的后变形:r包“morpho”的实现,《公共科学图书馆·综合》,13,3,e0194073(2018)·doi:10.1371/journal.pone.0194073
[45] Srivastava,A。;克拉森,E。;Joshi,S。;Jermyn,I.,欧几里德空间中弹性曲线的形状分析,IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,33, 7, 1415-1428 (2011) ·doi:10.1109/TPAMI.2010.184
[46] Sundaramoorthi,G。;门努奇,A。;索托,S。;Yezzi,A.,《曲线空间中的一种新几何度量,以及通过预测和滤波跟踪变形对象的应用》,SIAM J.Imag。科学。,4, 1, 109-145 (2011) ·Zbl 1214.93033号 ·doi:10.1137/090781139
[47] Trouve,A.:图像分析中的差异变形群和模式匹配。国际期刊计算。视觉。28, 213-221 (1998)
[48] Varano,V.、Gabriele,S.、Teresi,L.、Dryden,I.、Puddu,P.、Torromeo,C.、Piras,P.:比较生物软组织在大小和形状空间中的形状轨迹。摘自:Biomat 2014数学与计算生物学国际研讨会,第351-365页(2015)·Zbl 1344.92109号
[49] 瓦拉诺,V。;加布里埃尔,S。;特雷西,L。;德莱顿,I。;普杜,P。;托罗密欧,C。;Piras,P.,《TPS直接传输:尺寸和形状空间中传输变形的新方法》,《国际计算杂志》。视觉。,124, 3, 384-408 (2017) ·Zbl 1458.68255号 ·doi:10.1007/s11263-017-1031-9
[50] Xie,Q.,Kurtek,S.,Le,H.,Srivastava,A.:弹性表面形状空间中变形的平行传输。摘自:IEEE计算机视觉国际会议记录,第865-872页(2013)
[51] Younes,L.,《形状与差异》(2010),海德堡:斯普林格出版社·Zbl 1205.68355号 ·doi:10.1007/978-3642-12055-8
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