计算机人脸表情动画技术综述

真实感的计算机人脸表情动画是计算机图形学领域最基本的问题之一。由于其具有广阔的应用前景,引起了越来越多的研究者的关注与极大的兴趣。针对近几十年来该领域的发展状况,对计算机人脸表情动画技术进行综述。通过将人脸表情动画技术分为基于几何学的方法和基于图像的方法,详细阐述并比较了相关的研究成果,分析和讨论了它们的优缺点,并对人脸表情动画技术的未来发展进行了展望。     

MPEG—4人脸动画技术和一个基于MPEG—4的人脸动画系统的设计

1 引言运动图像专家组(Moving Picture Experts Group.MPEG)是国际标准化组织ISO下属的专门负责制定运动图像、音频及其组合的压缩、解压缩、处理以及编码表示的标准的工作组。自1988年成立以来,MPEG相继制定了一系列国际标准,其中MPEG-1成为VCD和MP3产品的基础.MPEG-2成为DVD和数字电视产品的基础。MPEG-4版本1在1998年10月举行的MPEG会议上通过,并于1999年年初经ISO批准正式成为国际标准。MPEG-4版本2在1999年12月举行的MPEG会议上通过,并于2000年年初正式得到ISO的批准。     

人脸动画方法综述*

在分析人脸动画实现的困难点的基础上,介绍了人脸动画的三大类实现方法:基于生理模型、基于三维模型和基于图像的方法.探讨了这些方法的特点,并指出了它们各自的适用领域和局限性,提出了各类人脸动画方法需要根据实际需求相互灵活结合使用的观点.     

人脸建模和动画技术的发展

人脸建模和动画技术是当今计算机图形学和计算机视觉领域中非常热门的研究课题，其应用包括电脑游戏、虚拟现实、视频通信、电影、编码、人脸识别和人机交互，回顾了国际上近年来在这方面丰富的研究成果。     

面向纹理特征的真实感三维人脸动画方法

纹理变化是人脸表情的重要组成部分,传统的人脸动画方法通常只是对纹理图像做简单的拉伸变换,没有考虑人脸细微纹理特征的变化,比如皱纹、酒窝等,该文提出了一种面向纹理特征变化的真实感三维人脸动画方法．给出局部表情比率图(Partial Expression Ratio Image,PERI)的概念及其获取方法,在此基础上,进一步给出了面向MPEG-4的PERI参数化与面向三维人脸动画的多方向PERI方法,前者通过有机结合MPEG-4的人脸动画参数(Facial Anlmation Parameter,FAP),实现人脸动画中细微表情特征的参数化表示;后者通过多方向PERI纹理特征调整方法,使得三维人脸模型在不同角度都具有较好的细微表情特征,该文提出的方法克服了传统人脸动画只考虑人脸曲面形变控制而忽略纹理变化的缺陷,实现面向纹理变化的具有细微表情特征的真实感三维人脸动画,实验表明,该文提出的方法能有效捕捉纹理变化细节,提高人脸动画的真实感。     

基于MPEG-4的人脸动画技术研究

MPEG-4提出的基于对象的编码格式，将人脸作为一个特殊的对象，为人脸建模和动画研究奠定了基础。本文通过对MPEG-4人脸动画标准的分析，提出基于MPEG-4人脸动画系统的设计思想和需解决的关键问题。     

基于MPEG-4的人脸变形算法的研究

MPEG－4已经成为新的国际标准，其中定义了如何表示和驱动虚拟的人脸和人体动画，文中根据MPEG－4的脸部定义参数，应用Dirichlet自由变形算法（简称DFFD）对一般人脸进行变形，与其它自由变形算法相比，DFFD的主要优点是对于控制盒的拓扑结构与控制点的位置没有任何限制，在实践的过程中，又对该方法进行一些改进，使其更适合于人脸变形。     

面向移动设备的快速人脸纹理映射

提出一种面向未来掌上移动设备（如高端手机,PDA等）的灵活实用的纹理映射方法.该方法仅需要一张正面人脸照片作为输入,不要求模型和纹理的精确匹配,通过简单的交互实现在较低资源配置下人脸纹理的提取.采用了一种交互调整映射的方案,通过用户对模型中特征点及其影响区域的编辑,实现对局部纹理坐标的定义,得到满意的映射效果.实验结果表明,文中方法具有较高的效率和真实感,可以用于产生真实感三维人脸表情动画.     

单张照片输入的人脸动画系统

人脸动画不仅包括表情的变化,同时涉及眼睛和头部的动作.为了方便、逼真地生成这些丰富的动画效果,提出一个基于单张照片的人脸动画系统.首先利用梯度场修改的方法将样本表情映射到输入人脸上,为了避免样本人脸上斑点等非表情信息的映射,采取WLS算子对样本表情进行滤波;然后对输入图像的眼睛部分进行纹理合成处理,利用合成的眼球和眼白纹理来生成眼睛的动作;最后借助一个3D人脸模型来实现输入图像头部姿态的改变.实验结果表明,该系统能够实时地生成逼真、自然的动画效果.     

面向普通用户的3D虚拟人脸动画

为合成真实感人脸动画,提出一种实时的基于单摄像头的3D虚拟人脸动画方法.首先根据用户的单张正面人脸图像重建用户的3D人脸模型,并基于该人脸模型合成姿态、光照和表情变化的人脸图像,利用这些图像训练特定用户的局部纹理模型;然后使用摄像头拍摄人脸视频,利用特定用户的局部纹理模型跟踪人脸特征点;最后由跟踪结果和3D关键形状估计Blendshape系数,通过Blendshape模型合成的人脸动画.实验结果表明,该方法能实时合成真实感3D人脸动画,且只需要一个普通的摄像头,非常适合普通用户使用.     

MPEG—4中脸部动画参数和序列重绘的肌肉模型

MPEG－4中定义了“人脸对象”这样一种特殊的视频对象,并通过脸部动画参数FAP和脸部定义参数FDP来对这类对象进行编码,以实现极低码率的视频编码。通过对MPEG－4中“人脸对象”这类视频码流的句法结构和参数编码方法的详细分析。以及通过对MEPG－4解码器图象重绘（rendering)过程的研究,在Waters的以肌肉收缩强度为参数的肌肉模型基础上,提出了更适应于MPEG－4参数的位移控制肌肉模型（displacement-controlling muscle model),从而实现了通过利用MEPG－4码流中的FAP和FDP参数来重建自然表情的人脸视频序列。     

基于ICA算法的一般人脸动画模式表达

该文基于三维扫描数据抽取特定人面部特征点的三维运动,转化为FAP训练数据。然后通过对获取数据应用独立元分析获得一般人脸动画模式,最终使用ICA参数空间生成任意特定人的面部表情。实验结果表明,ICA比PCA给出更加紧致准确的一般人脸动画表达模式,当两种分量的数目相同时,ICA的重建误差比PCA的重建误差小。表情参数影响动画人脸不同部分的独立性和相关性,改善了不同表情人脸动画的真实性。     

人脸建模与动画的研究

1.引言人脸建模与动画(face modeling and animation)是计算机图形学中最富有挑战性的课题之一。这是因为:首先,人脸的几何形状非常复杂,其表面不但具有无数细小的皱纹,而且呈现颜色和纹理的微妙变化,因此建立精确的人脸模型、生成真实感人脸非常困难;其次,脸部运动是骨骼、肌肉、皮下组织和皮肤共同作用的结果,其运动机理非常复杂,因此生成真实感人脸动画非常困难;另外,我们人类生来就具有一种识别和     

人脸建模和动画的基本技术

文中讨论了通过人脸的正向和侧面照片构造头部的三维模型,并赋予其简单动画的基本技术,基于此技术,实现了一个交互式人脸建模和动画的工具,详细阐述了在系统实现过程中应用到的人脸几何表示,由一般人脸变化到特定人脸,弹性网格,肌肉模型,关键,帧和表情提取等技术。     

The Impact of Technology Availability and Structural Guidance on Group Development in Workgroups Using Computer-Mediated Communication

This article examines how technology and structural guidance influence the development of workgroups using computer-mediated communication (CMC). The results of two experiments support the notion that CMC workgroups develop over time in a similar manner to face-to-face groups. Technology availability had minimal, fleeting effects on group development. Structural guidance had a more pronounced effect, increasing feelings of belonging and goal commitment in newly formed groups, but lowering feelings of trust in maturing groups.     

小波变换在人脸语音动画合成中的应用

提出了一种基于小波变换的人脸语音动画合成的平滑方法:将小波变换与数学形态学相结合,从相应音素的图像帧中提取出特征区域的边缘,实现特征点的精确定位。在此基础上进一步对相应区域进行三角剖分,通过前后两帧图像之间的变形产生中间帧,最终合成较为平滑、真实的人脸语音动画效果。     

全自动的基于MPEG-4的任意拓扑结构人脸动画

构造任意拓扑结构人脸网格的人脸动画定义表是基于MPEG-4的任意拓扑结构人脸动画系统的关键．通过搜索三维模型的二维纹理图像特征，提出一种自动地在任意拓扑结构三维人脸模型上定位特征点的方法．通过利用任意拓扑结构人脸模型上的三维特征点变形标准人脸模型，并根据标准人脸模型的动画定义表，实现了自动、准确地构造任意拓扑结构人脸模型动画定义表的方法．给定一个任意拓扑结构三维人脸模型，通过文中方法可以全自动地驱动所给人脸模型做动画．     

单灰度图像中眼睛定位的人脸位置矫正算法

人脸位置的矫正作为人脸检测定位的一个环节，在计算机人脸识别中具有重要的意义。本文提出了一种基于单人脸灰度图像中眼睛定位的人脸位置矫正方法，用居中度使图像小块居中，用匹配度求取适些小图像块中的两块眼睛的小块，再在小范围内对鼻子、嘴巴部分进行水平灰度投影，然后进行扶正。实验结果表明，该方法对于双眼可见单人脸灰度图像能实现快速有效矫正，并能在矫正结果中精确给出双眼瞳孔位置。     

姿态变化估计策略下的人脸真实性判别研究

针对人脸识别系统中的欺骗手段,提出了一种基于姿态变化的脸部真实性判别算法。在构建的真实性判别系统中,引入了新的脸部特征点匹配标准函数及变形块匹配方法,对脸部序列图像特征点对位置进行精确提取和进行运动估计,最终通过对脸部姿态变化的策略分析完成真实性判别。算法分析及实验结果表明,该算法特别对照片欺骗手段具有良好的防范作用,可以较好地加强人脸识别系统的安全性。     

基于多姿态知识模型和模板的快速人脸检测

提出了一种多姿态知识模型,并以之从人脸器官梯度图中获得候选脸的大小、位置、姿态类别和眼、嘴重心坐标,然后按姿态类别将候选脸与对应的模板进行匹配确认人脸.该人脸检测算法集人脸检测、姿态估计和眼、嘴定位于一体,具有检测速度快的特点,适于多姿态多人脸场合的人脸检测.该算法只利用了图像的灰度信息,因此对灰度图像和彩色图像的人脸检测均适用.