三维人脸动画表情细节研究

摘要

计算机三维人脸动画是一种重要的人体行为交互方法。其成果可以广泛地应用于虚拟现实、辅助教学、医疗研究、电影制作、游戏娱乐等很多领域。而人脸上的表情模拟以及表情细节的模拟,一直以来都是计算机三维人脸动画中重要的组成部分,并对最终的模拟效果产生巨大的影响。如何让一个虚拟人物的脸部表情和真实的人类具有最大的相似性,一直都是计算机三维人脸动画研究的重点。 本文结合国内外关于计算机三维人脸动画的研究现状,主要研究三维人脸动画的表情细节以及结合国际标准MPEG-4中的三维人脸动画驱动方式研究三维人脸动画的驱动。 关于三维人脸动画的表情细节,本文提出了一种计算复杂度较小的基于三维网格的人脸表情褶皱的驱动算法,通过在已有的三维人脸网格进行分区,并标定产生褶皱的区域,在产生褶皱的区域中标定一定数量的褶皱线,由三维人脸网格上的特征点来驱动褶皱线,进而带动底层的三维网格形成面部褶皱。通过应用本算法,在普通的PC机上就可以模拟很真实的人脸褶皱,同时可以获得很好的实时性。通过应用本文所提出的面部表情褶皱的模拟算法,可以在获得较好的模拟效果的同时,降低计算复杂度,在普通的PC机上就可以实现本文提出的算法,虽然较基于图像的方法相比,结果仍需进一步提高,但是相比于肌肉模型的模拟效果,还是比较理想的模拟效果,同时又具有比肌肉模型低很多的计算复杂度,并且在初始网格建模方面也具有很好的通用性。 关于MPEG-4的人脸动画,本文主要研究了驱动参数FAP(Facial Animation Parameters)的提取,以及由FAP驱动的人脸动画的驱动方式,同时还关注FDT(FaceDefTables)表的设定以及由FAP驱动的三维人脸动画的表现形式,并结合普适计算项目,应用到手语表达的三维虚拟人的手语播报中。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文的研究背景

1.1.1三维人脸动画概述

1.1.2三维人脸动画技术的现状

1.1.3三维人脸动画技术存在的问题

1.2论文的研究意义

1.3论文的研究内容和研究目标

1.3.1本文的研究内容

1.3.2本文的研究目标

1.4本文的内容安排与组织结构

第2章三维人脸动画表情细节合成技术

2.1引言

2.2面部结构与人脸建模

2.2.1面部的基本生理结构

2.2.2人脸几何建模

2.3三维人脸动画表情细节的模拟方法

2.3.1参数模型

2.3.2肌肉模型

2.3.3基于图像的绘制技术

2.4本章小结

第3章MPEG-4人脸动画合成技术

3.1引言

3.2 MPEG-4中人脸动画原理

3.2.1 FDP、FAP与FAPU的定义

3.2.2 FAP驱动人脸动画原理

3.3本章小结

第4章三维人脸表情细节研究

4.1引言

4.2褶皱的属性

4.3 3D网格预处理

4.3.1脸部区域划分

4.3.2褶皱线

4.3.3特征点标定

4.4表情褶皱模拟

4.4.1褶皱线的运动

4.4.2褶皱点的运动

4.4.3区域融合

4.5实验结果分析

4.5.1实验结果

4.5.2结果分析

4.6本章小结

第5章MPEG-4人脸动画研究与应用

5.1引言

5.2 FAP的提取和应用

5.2.1 FAP的提取

5.2.2 FAP的应用

5.3 FDT表设定

5.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录

致谢