视频中人脸的京剧脸谱映射

摘要

京剧脸谱是一种中国戏剧中独特的人脸化妆，它源自生活有着强烈的中华民族特色，蕴含着浓厚的文化底蕴。随着演员的演出京剧脸谱一并展现在舞台上，是一门绝妙的活的艺术，散发着独特迷人魅力，其自身就有着很高的审美、文化和应用价值。随着对传统文化遗产继承、发扬和保护的重视，越来越多的人关注如何有效使用高新技术数字化脸谱这种图案艺术，研究它的建模应用。与此同时，人脸检测与跟踪除了开始的人脸识别应用外，还被广泛应用在人脸表情分析、视频监控、图片及视频检索等方面，在数字娱乐中的应用是新的应用之一，在动画及游戏设计中，丰富的人物表情更加能够表现人物场景的真实有趣性，表征人脸表情的特征点识别的研究也受到很大的关注。本文以京剧脸谱为研究对象，通过对脸谱这种传统艺术的分析，将京剧脸谱与视频中真实人脸结合，对人脸进行数字化京剧脸谱映射，其中涉及了计算机图形学技术、人脸特征点定位技术、图像变形技术等。通过研究，可以让我们更有效的认识京剧脸谱这一传统文化，并推动其在数字世界的应用发展。
　　 目前已有的对京剧脸谱的研究是以标准人脸模型为主，没有关于对视频中真实人脸的研究。本文提出了一种使用图像变形技术映射京剧脸谱到视频序列中表情变化的人脸上的方法，是以真实人脸为对象，目标是将输入的京剧脸谱图和人脸视频转换成化妆有给定京剧脸谱的人脸视频，过程中，器官位置，如眼睛、嘴，脸谱上的和真实人脸上的相应位置密切匹配，与此同时，脸谱的艺术图案的形状能够较好的保持。主要就如何获得矢量化脸谱及其纹样的边界点、如何定位京剧脸谱和视频中每帧人脸的特征点及用何种方法进行映射等问题进行了研究。
　　 前期分析了京剧脸谱的结构及其手工绘制的过程，对脸谱进行矢量化并用SVG格式文件表示，存入脸谱库。进行映射操作前首先对脸谱各纹样轮廓曲线细分获得边缘点，用这些点代表脸谱进行映射将大大减少计算时间。然后定义脸谱轮廓、眼睛、嘴边缘的点作为特征点，以及它们在视频中第一帧人脸上相对应的点，我们使用AAM算法跟踪人脸上的点，并通过单应性来解决额头点位置计算问题，获得以后每帧相应特征点位置。对每个视频帧图像，将脸谱图及人脸上特征点视为变形前后的控制点，使用移动最小二乘方法映射脸谱到视频中人脸上，最终得到绘制有京剧脸谱的人脸视频输出。与其它方法相比，脸谱和真实人脸的器官边缘处匹配良好并且脸谱纹样的形状得到好的保持。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究综述

1．3 选题的意义

1．4 论文的主要工作

1．5 论文的组织结构

第2章 京剧脸谱的分析及矢量化

2．1 京剧脸谱的结构

2．2 京剧脸谱的勾画方法

2．3 京剧脸谱图像矢量化

2．4 纹样轮廓曲线细分

2．5 本章小结

第3章 人脸特征点的定位

3．1 特征点初始化

3．2 主动外观模型跟踪基本特征点

3．3 结合单应性跟踪特殊特征点

3．3．1 单应性矩阵

3．3．2 求解单应性矩阵

3．4 跟踪结果

3．5 本章小结

第4章 京剧脸谱的变形映射

4．1 自由变形技术

4．2 基于重心坐标的变形

4．2．1 均值坐标

4．2．2 格林坐标

4．3 移动最小二乘方法

4．3．1 基于点的移动最小二乘图像变形

4．3．2 利用控制曲线的图像变形

4．4 变形算法应用结果比较

4．5 本章小结

第5章 视频中京剧脸谱映射的算法实现

5．1 算法实现流程

5．2 算法实现结果

第6章 总结和展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

学位论文评阅及答辩情况表