一个人脸表情动画制作系统的实现

摘要

人脸是人类相互表达情感的重要部分。在计算机虚拟世界中，虚拟人脸是虚拟人表情达意的载体。人脸的造型和表情动画作为虚拟现实技术和计算机图形学中的一个分支已有30多年历史了，随着影视技术、游戏娱乐、虚拟环境、远程通信、辅助医疗、刑事鉴别等方面应用的日益广泛，这一研究领域越来越受到人们的关注。 在人脸建模方面：本程序采用一种三维人脸物理模型。我们的人脸模型是一个基于解剖学的多层次网格结构，一个改进的物理弹簧模型模拟人脸皮肤组织，一系列不同类型的人脸肌肉元，以及下层的骨骼结构，构成了一个完整的人脸3D模型。 在人脸表情动画方面：参考Water的肌肉模型并做了一定的修改，定制了一个具有26个肌肉向量的人脸模型的动画结构，用非线性插值来模拟肌肉的简单运动；同时，采用旋转变换来模拟其它的表情控制参数，例如下巴的张开角、眼帘的张开角等，从而精确地模拟人脸的表情。 采用本系统可以制作出特定的人脸动画，实现各种人脸表情，并可以以交互可见的方式调整变形参数，以达到用户满意的效果。 由于人脸造型和表情动画技术研究的难度和学位论文工作的时限等原因，上述工作和成果只是局部和基础性的，但其有效性和实用价值也是可见的。

目录

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声明

第一章绪论

1.1研究意义

1.2国内外技术现状

1.3人脸动画的应用

1.3.1电影的制作

1.3.2游戏行业

1.3.3医疗行业

1.3.4辅助教学

1.3.5刑事鉴别

1.3.6通信

第二章人脸造型和人脸表情动画技术回顾

2.1人脸建模方法综述

2.2人脸建模在实际应用所使用的各种模型

2.2.1网格模型

2.2.2 Nurbs模型

2.2.3细分建模方法

2.2.4数字扫描

2.3人脸表情动画技术

2.3.1基于几何操作的表情动画

2.3基于图像操作的表情动画

第三章人脸建模

3.1人脸模型的基本结构

3.2头骨模型

3.3构造线性弹性模型

3.4纹理映射和渲染

3.4.1人脸图象的变形

3.4.2纹理坐标的计算

3.5建立人脸肌肉模型

3.5.1真实人脸解剖学肌肉图解

3.5.2建立肌肉模型

第四章表情动画的实现

4.1肌肉模型的描述和计算

4.1线性肌的描述和计算

4.1.2括约肌的描述和计算

4.2肌肉模型在计算机中的描述

4.3基于三角形网格的形变

4.4运行结果图

第五章总结和展望

5.1本论文工作

5.2未来工作

参考文献

致 谢