文档介绍：摘要
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门课题,其技术和产品有着广阔的应用前景。如:在可视电话、远程教学以及电
视节目虚拟主持人等应用中,待传输的视频图像可利用计算机生成的单帧三维真
实人脸及其产生的人脸表情动画来代替完成,从而降低网络带宽要求。从当前国
内外有关该课题的研究情况来看,由于人脸表面十分复杂,曲面极其特殊,因此
至今还有许多问题需要探讨和研究。
本文在分析和总结了前人工作的基础上力深入研究了人脸的生理特征、面部
肌肉组织结构,分析了人脸面部表情的基本动作,提出了将人脸整体分解为若干
个小块的三维人脸几何模型,并根据力学中的弹性体形变原理,将弹性体的形变
应用于上述基于面分块的三维人脸几何模型,使特定人脸几何模型的建立变得简
单、效率高。在建立人脸面部表情动画时,提出了一种基于弹性体形变原理的面
部表情动画模型,并运用这种模型建立了人脸面部表情中最常见的“眨眼睛”和
“嘴巴张闭”两个基本动画。
因此,本项研究在以下方面有所创新:
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改为特定人脸几何模型:
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点会硬该模型表面变得不光滑,因此需要作光滑和光顺处理。本文运用三次狟
曲面的方法和最小能量法对分块后的曲面片作光滑处理,并对人脸面部整体作光
顺处理。为了真实地显示三维人脸,还要用到光照模型与纹理映射方法,对此本
文也作了详细介绍。
在运用弹性形变原理的基础上,本文给出了基于这种原理的特定人脸生成算
法和人脸面部表情动画生成算法,详细介绍了我们开发的特定人脸生成与表情动
画系统,运行该系统获得了良好的实验结果。√
关键词面分块孕伪洌肆吃煨蚠表情动画
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第一章概述研究背景信息在计算机内的表示,主要包括两个分支浚阂桓鍪茄芯吭诩扑慊谌绾蚊枋究如何在计算机内定义、表示一个三维物体,即所谓实体造型。二十世纪六十年代末,图形显示器比较简陋,只能显示少量的颜色,几何造简单,主要是一些机械产品,如各种简单的机械零件:齿轮、螺钉、垫圈等,它们外观简单而且表面大多是规则的曲面:到了七十年代,随着应用数学及计算机软件水平的提高,复杂曲面的机械产品开始作为几何造型对象,人们通过简单的交互式操作就可以建立一个很复杂的曲面体,因而象飞机、汽车、轮船等产品的这些系统的共同特点是解决了在计算机内对物体的完整的几何定义,但主要强调其外观设计,而不关心其表面颜色、纹理和质感,因此在当时,这些几何造型系统对提高机械产品的设计效率与精度起到了很大作用。直到八十年代,图形显示世界了,这时人们对三维几何造型有了更高的要求,希望计算机能真实地显示三维形体,即进行真实感造型。这时的三维图形显示方式发生了根本性的变化,.不再用线条方式显示图形,而用面模型来表现图形了,所研究的内容也更加丰富,包括:光照模型的确定、阴影的处理、纹理的再现等。尽管图形的真实感增强了,的形体,像云、水、雾和火等流体进行几何造型了,丰富的几何造型对象给人们这样一种印象:计算机图形系统能真实地建立起自然界几乎所有类型的三维形计算机图形学的重要研究内容之一是三维几何造型技术,它涉及到三维几何一张曲面,如何对它的形状进行交互式的显示与控制,即曲面造型;另一个是研型的结果只能以线条式的图形方式进行显示,所以三维几何造型的形体对象比较外形设计主要依靠计算机完成,如英国剑桥大学∽榭7⒌腂系统、日本北海道大学开发的系统、美国罗彻斯特大学开发的一低车龋凰器性能有了飞速发展,显示分辨率和颜色数有了很大提高,分辨率达到以上,颜色数从嗤蛑郑涯艹浞值乇硐治颐撬畹溺头锥嗖实但几何造型的对象仍然是机械产品,是具有一定几何形状的三维形体;九十年代初,粒子模型的出现,分形几何学的诞生,使几何造型的对象有了重大突破,人们不仅能对具有一定几何形状的三维形体进行几何造型,而且能对没有确定形状湖南大学博士学位论文:人脸造型与面部表情动画技术研究
九十年代初九十年代中至现在七十年代八十年代与粒子模型出现的同时,人脸造型技术的研究也开始了,尤其到了九十年代脸几何模型和表情动画模型相继建立,但令人遗憾的是:人脸造型及其脸部表情动画系统由于人脸表面的极其复杂性使得其仅停留在实验室阶段,还没有真正实脸造型及其面部表情动画技术研究这一富有挑战性的课题。中后期,人脸造型及其面部表情动画的研究取得了很大进展,各种不同的三维人用的产品,许多问题还有待进一步研究。正是在这样一种背景下,我们选择了人表列举了