文章译自：Digital Hair Manipulation Gets Dynamic

“你最近剪头发了吗？”我们大多数人可能会毫不犹豫地回答：“是的！”“用梳子梳头吗？”“嗯，是的，当然！” “那么，你的头发能够在风中飘舞吗？”“只有当有风的时候才会那样吧。”

如果被问到以上这样简单的问题，你可能会有点摸不着头脑。因为在现实生活中，人们的头发是定期或经他人或由我们自己进行修整的。这如此的自然，如此平常，我们甚至不会刻意想到这些事。

然而，王律迪似乎想到了更多。作为在微软亚洲研究院网络图形组工作的副研究员，王律迪已花费近一年半的时间改善数字图像中的头发外观。这是技术领域的一个巨大挑战。

本周7月21—25日，在美国加利福尼亚州阿纳海姆举行SIGGRAPH 2013（第四十届国际图形学大会）上，王律迪和他的合作者们展示了“图像及视频中的动态头发编辑（Dynamic Hair Manipulation in Images and Videos）”研究的最新进展。（与王律迪合作进行该项研究的还有浙江大学的柴蒙磊，翁彦琳，金小刚以及周昆。）

他们的论文概述了一个全新的单一视图发型建模技术，在只有适度用户交互的情况下，生成在视觉上和物理上均表现合理的3D头发模型，以此创建的头发模型可以十分形象地匹配原始输入图像。

“我们提出了一种新的方法来创建3D的头发模型，仅凭一张照片或一条短片便可建模”，王律迪解释说，“这样一个模型包含成千上万人的发丝模型，并允许用户运用结构保存和语义意义等方式操纵图片或视频中的发型。”

在现实世界中，头发的一点点变动都意味着发丝之间遮挡关系的变化：一些原来看不到的发丝暴露出来，另一些原先可见的发丝被遮挡住。而在图像中，这种变化是无法用传统的基于像素操作的图像编辑工具实现的。

最近有关基于3D的图像处理（3-D-aware image manipulation）研究——例如去年的SIGGRAPH论文《针对肖像处理的单视图头发建模（Single-View Hair Modeling for Portrait Manipulation）》——表明：为图片中的特定物体构建近似的3D模型使得很多原先不可能实现的、具有高级语义的图像操作成为可能。

在最新的论文中，研究者们提出了“物理真实性”（physical plausibility）原则，即模型中头发的根部应总是固定在图中人物的头部，发丝本身应平滑自然，且要尽可能地保持原图中真实头发的长度和连续性。

 
用户只需在原图上画几笔，通过该技术即可产生一个同时具有视觉和物理真实性的高质量模型。利用这个模型，用户可以很容易地得到各种虚拟梳头、剪发的效果，或者修改替换视频中人物的发型并保留原有的头发运动。

“为了得到正确的头发编辑结果，”王律迪说，“我们必须确保3D发丝确实是从3D头发模型的头皮上生长而来，这样当用户移动头部或梳理头发时，发根能总是固定在头皮上。”

“这一点是使‘动态’头发操作成为可能的关键。这也是我们所解决的主要技术挑战之一。”

此外，王律迪和他的合作者还对模型进行了进一步扩展，以此实现在简单视频中生成动态3D头发模型，使用户能够直接处理视频中的发型，或者将图像中的发型转换到视频中。

“我们很高兴这项技术具有巨大潜力，并能直接让广大的用户受益，”王律迪总结道。“相对于传统的基于多图像的头发建模方法，我们的方法几乎对输入设备没有要求，用户使用智能手机内置摄像头拍摄的照片即可满足要求。”

如此看来，在不久的将来，当你想要美化社交媒体上的头像时，可能根本不需要找发型师来改变发型。对图像或视频的几下点击，加上一点点计算，你将看起来比以往任何时候都更美！

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