真实感三维头像的设计

摘要

近年来，随着大众文化娱乐的日趋多元化以及数码特效技术的不断创新，动漫文化得以开始繁荣，出现了三维动画、FLASH动画、全息动画等崭新的动漫形式。三维动画作为一项新型的产业已经具备相当庞大的规模。但三维动画制作在国内尚处于起步阶段，与国外一些三维动画制作强国相比还有较大差距。 在三维动画制作过程中，存在很多问题。首先在硬件方面，要做电脑动画离不开高性能的电脑。虽然现在PC在速度及存储量上都有显著的提高，但是图形工作站在速度、存储容量等方面还是比一般的PC机优越。其次在软件方面，现在许多角色设计都集中在两足动物的步伐设计上。现有的头部角色设计一般是使用几个简单的角色库，用户只能通过调用库中已有的头像动作，来完成自己的设计，很难自行设计头像的动作。这样，人物头部的设计就过于简单。因此，三维头像的设计就显得十分重要。 本文采用基于扫描线的人脸图像识别技术对人脸图像进行识别，通过建立活性边表存储识别的数据，提高识别效率，以提取的人脸图像的轮廓图作为头像建模的基础；采用三维头像建模技术对提取出的轮廓图进行三维建模，提出了从正、侧面照片中提取面部特征的局部曲率最大跟踪算法定义脸部的特征点，利用特征点的偏移量计算非特征点的偏移量来合成脸部模型点的三维坐标；采用基于Hermite样条插补的三维网格曲面的细分方法对生成的简化三维头像进行细分，生成真实感强的三维头像：采用纹理映射技术，对生成的三维头像进行贴图，使三维头像更加逼真。应用该方法进行三维头像的设计，既可以大大减少设计制作的工作量，又可以方便的得到所需的真实感三维头像。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1三维头像设计的发展历史

1.2三维头像设计的应用

1.2.1电影的制作

1.2.2游戏行业

1.2.3医疗行业

1.2.4远程会议

1.2.5新一代的人机交互

1.2.6安全认证

1.2.7代理和化身

1.3三维头像设计的分类与方法

1.3.1三维头像设计的分类

1.3.2三维头像设计的方法

1.3.3三维头像设计存在的问题

1.4本文的主要工作

1.5本文的组织结构

第二章人脸图像的识别技术

2.1人脸图像识别的历史及现状

2.2人脸图像识别的研究内容

2.3人脸图像识别的常用方法

2.3.1基于几何特征的人脸图像识别方法

2.3.2基于代数特征的人脸图像识别方法

2.3.3基于连接机制的人脸图像识别方法

2.4本文采用的识别方法

2.4.1基本思想

2.4.2扫描线算法的性质

2.4.3建立活性边表

2.4.4识别结果

2.4.5结果分析

2.5小结

第三章三维头像的建模技术

3.1三维头像建模技术的研究现状

3.2三维头像建模的常用方法

3.2.1手工建模

3.2.2特征建模

3.2.3扫描建模

3.2.4统计建模

3.3本文采用的建模方法

3.3.1照片的预处理

3.3.2特征点的提取

3.3.3模型的生成

3.3.4模型的修改

3.3.5三维头像模型的生成结果

3.3.6结果分析

3.4小结

第四章三维头像的细分技术

4.1三维头像细分方法简介

4.2三维头像细分的常用方法

4.2.1 Catmull-Clark细分方法

4.2.2 Doo-Sabin细分曲面

4.2.3 Loop模式

4.2.4蝶形细分模式

4.3本文采用的细分方法

4.3.1构造曲线

4.3.2采样

4.3.3误差检测

4.3.4单元细分

4.3.5细分结果

4.3.6结果分析

4.4小结

第五章三维头像的贴图技术

5.1三维头像贴图技术简介

5.2三维头像贴图的方法

5.2.1不依赖视角的贴图方法

5.2.2依赖视角的贴图方法

5.3本文采用的贴图技术

5.3.1模型的展平

5.3.2纹理贴图的贴制

5.3.3贴图的效果

5.4小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2下一步工作重点

参考文献

致谢