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密级: 学号:016066156

西北工业大学

硕士学位论文
(学位研究生)

题目:真实感三维人脸建模及
表情动画技术的研究

作者: 张翀

指导教师:郝重阳专业技术职务:教授
学科(专业):信号与信息处理
答辩日期: 学位授予日期:

2004 年 2 月
西北工业大学硕士学位论文摘要
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 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。假如以往的趋势为未来的发展指明了方
向的话,接下来的几年对人脸造型和表情的研究将会更令人兴奋!
顺应这样的时代潮流,本论文对真实感人脸的三维建模技术及表情动
画技术进行了研究。论文的工作和成果主要有:

提出了一种简单有效的由正、侧面照片重建特定人脸三维模型的新方
法。采用多分辨率技术构造纹理无缝拼接图,然后把三维网格模型投影到
圆柱面上并展开,根据二维图象变形技术中特征点匹配算法的数学思想,
将匹配公式进行改进后应用于模型网格点的适配,在作了一定假设后推导
出逆向圆柱映射的计算公式,再将适配后的柱面网格映射回去,最后进行
纹理映射生成真实感的特定人脸的三维模型。
:
基于 Waters 的几何肌肉模型定制了一个具有 17 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
而简单而有效地实现了人脸表情。
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。

关键词:多分辨率图象分解圆柱映射图象变形特征线纹理映射
逆向圆柱映射肌肉向量 FACS
I
西北工业大学硕士学位论文 Abstract
Abstract
Human face is the window munication in real world, and virtual
face is of the same importance in virtual world. Therefore, the construction
and animation of realistic human facial models is always attractive to
researchers puter graphics, and as an identifiable area of the latter in
the past 30 years, facial modeling and animation has been devoted to
significant efforts with many dozens of research papers published. Its
applications include such diverse fields as character animation for films and
advertising, computer games, virtual reality, teleconferencing, user-interface,
surgical facial planning, and criminal discrimination. Yet no perfectly realistic
facial model and animation has ever been generated puter, it remains
one of the most fundermental, and as well the most difficult problem in
computer graphics.
The goal of the thesis work is to automate the challenging task of
creating realistic facial models of individuals and generating basic expression
a