时空人脸表情动画编辑

为了提高计算机合成人脸表情动画的后期制作效率,提出一种基于时空的人脸表情动画编辑方法.首先使用基于拉普拉斯的网格变形技术将用户的编辑效果在空间域传播到整个人脸模型,很好地保留了中性人脸模型的几何细节特征,从而提高合成表情的真实感;然后使用高斯函数将用户编辑效果在时间域传播到邻近表情序列,保持人脸表情动画的平滑过渡,所合成人脸表情动画与初始给定数据保持一致.该方法为用户提供了人脸表情动画编辑的局部控制,可由用户指定编辑的影响范围,使得编辑效果在指定范围内自然传播.实验结果表明,文中方法所合成人脸表情动画自然、真实,有效地提高了数据驱动人脸表情动画的编辑效率.     

Kinect驱动的人脸动画合成技术研究

三维人脸动画合成技术可以应用于虚拟现实、角色控制等多个领域。为此,提出一种基于Kinect的人脸动画合成方法。人脸跟踪客户端利用Kinect对用户的脸部表情进行跟踪识别,得到人脸表情动画参数,通过socket发送给人脸动画合成服务器,由人脸动画合成服务器查找基于MPEG-4标准的人脸动画定义表,控制人脸模型的变形,从而实时合成与用户表情相对应的三维人脸动画。实验结果表明,该方法能够在满足实时性要求的条件下合成高质量的三维人脸动画,同现有技术相比,结构简单、容易部署且具有较好的可扩展性。     

虚拟人“双簧”—与语音同步的三维人脸动画的研究

为了有效地合成人脸语音动画,提出一种与语音同步的三维人脸口型与表情动画合成的方法。首先,根据对人脸运动解剖学的研究,构建一个基于肌肉模型与微分几何学模型的三维人脸控制模型,通过数据结构的形式去控制肌肉模型和微分几何学模型实现人脸的运动,从而实现各种口型和表情运动的变化;然后,充分考虑汉语的发音特征,提出一种基于几何描述的并且符合汉语发音习惯的协同发音模型,从而产生逼真的三维人脸语音动画。仿真结果和实验对比表明,采用该方法可以得到符合汉语发音习惯的三维人脸口型动画,且合成的三维人脸表情较为自然,逼真。     

基于单张图像的三维人脸建模与表情动画

在人机交互、数字娱乐等领域,传统的表情合成技术难以稳定地生成具有真实感的个性化人脸表情动画.为此,提出一种基于单张图像的三维人脸建模和表情动画系统.自动检测人脸在图像中的位置,自动定位人脸上的关键点,基于这些关键点和形变模型重建个性化三维人脸模型,对重建的人脸模型进行扩展得到完整的人脸网格,采用稀疏关键点控制的动画数据映射方法来驱动重建的人脸模型生成动态表情动画.实验结果表明,该方法稳定性强、自动化程度高,人脸模型与表情动画比较逼真.     

基于Kinect 的人脸表情捕捉及动画模拟系统研究

三维人脸表情动画技术是一个具有巨大应用前景和研究意义的学科方向。在研究 现有表情捕捉和动画合成技术的基础上,提出了一种基于Microsoft Kinect 设备的人脸表情动画 系统。该系统首先利用Kinect 设备捕捉人脸并提取相关表情参数,同时利用Autodesk Maya 动 画软件建立对应的人脸三维模型,之后将模型导入到OGRE 动画引擎并把提取的表情参数传递 给OGRE,渲染生成实时人脸表情动画。实验结果表明该技术方案可行,实时表情动画效果达 到实际应用水平,相比于现有其他表情动画技术,系统采用通用的Kinect 设备,成本更大众化 且更容易进行操作。     

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.     

基于运动传播和Isomap分析的三维人脸动画编辑与合成

提出一种三维人脸动画数据编辑与合成的有效方法,使用户可以在三维人脸模型上选定控制点,并在二维平面上指定表情动作的约束条件.根据人脸动画数据训练一个先验概率模型,将较少的用户约束传播到人脸网格的其他部分,从而生成完整生动的人脸表情;通过Isomap学习算法对三维人脸动画知识进行建模,并结合用户指定的关键帧拟合高维曲面上的平滑测地线,以自动合成新的人脸动画序列.实验结果表明,该方法可以直观地对人脸动画的生成进行交互式控制,并能生成较为逼真的表情动画.     

利用主动外观模型合成动态人脸表情

人脸表情发生变化时,面部纹理也相应地改变;为了方便有效地模拟这一动态的表情变化过程,提出一种基于主动外观模型的人脸表情合成方法.首先离线学习人脸表情与人脸形状和外观参数之间的关系,利用该学习结果实现对输入人脸图像的表情合成;针对合成图像中眼睛和牙齿模糊的缺点,利用合成的眼睛图像和牙齿模板来替代模糊纹理.实验结果表明,该方法能合成不同表情强度和类型的表情图像;合成的眼睛图像不仅增强了表情的真实感,同时也便于实现眼睛的动画.     

支持表情细节的语音驱动人脸动画

针对语音驱动人脸动画中如何生成随语音运动自然呈现的眨眼、抬眉等表情细节以增强虚拟环境的沉浸感的问题,提出一种可以合成表情细节的语音驱动人脸动画方法.该方法分为训练与合成2个阶段.在训练阶段,首先对富有表情的三维人脸语音运动捕获数据特征进行重采样处理,降低训练数据量以提升训练效率,然后运用隐马尔可夫模型(HMM)学习表情人脸语音运动和同步语音的关系,同时统计经过训练的HMM在训练数据集上的合成余量;在合成阶段,首先使用经过训练的HMM从新语音特征中推断与之匹配的表情人脸动画,在此基础上,根据训练阶段计算的合成余量增加表情细节.实验结果表明,文中方法比已有方法计算效率高,合成的表情细节通过了用户评价验证.     

一种虚拟人物的情感计算方法

本文描述了一种结合MPEG4标准和人脸肌肉模型对人类表情进行归一化定量描述的方法。该方法通过对人脸肌肉运动参数的归一化处理,实现了人脸模型表情的定量描述,为人脸动画制作和建立人脸动画表情库,提供了简洁的途径。     

A Video-Based Facial Motion Tracking and Expression Recognition System

We proposed a facial motion tracking and expression recognition system based on video data. By a 3D deformable facial model, the online statistical model (OSM) and cylinder head model (CHM) were combined to track 3D facial motion in the framework of particle filtering. For facial expression recognition, a fast and efficient algorithm and a robust and precise algorithm were developed. With the first, facial animation and facial expression were retrieved sequentially. After that facial animation was obtained, facial expression was recognized by static facial expression knowledge learned from anatomical analysis. With the second, facial animation and facial expression were simultaneously retrieved to increase the reliability and robustness with noisy input data. Facial expression was recognized by fusing static and dynamic facial expression knowledge, the latter of which was learned by training a multi-class expressional Markov process using a video database. The experiments showed that facial motion tracking by OSM+CHM is more pose robust than that by OSM, and the facial expression score of the robust and precise algorithm is higher than those of other state-of-the-art facial expression recognition methods.     

基于物理模型的人脸表情动画技术研究

用计算机建立人脸表情动画是当前计算机图形学研究领域的一个富有挑战性的课题，该文在总结了国内外有关该课题研究方法的基础上，提出了一种基于物理模型的人脸表情画生成算法，并依该算法计和开发了一个实际的人脸表情动画系统HUFACE。该算法将人的脸部模拟为一个弹性体，为使计算简化，又将人脸表面依其生理特性分为八个子块，脸部表情所产生的五官动作模拟为弹性体的形变，并建立相应的弹性形变模型，当脸部表情引起脸部各子块形变时，每个子块上的各点将发生位移，于是利用该模型计算这些点的位移量，由此获得表情动画中的每一帧画面，由于脸部动作由该形变模型控制，且计算简单，速度快，因此不需存储表情动画中的各个画面，提高了系统的效率，实验结果表明，由HUFACE系统生成的人脸表情真实，自然。     

Bilinear interpolation for facial expression and metamorphosis in real-time animation

This paper describes a new method for generating facial animation in which facial expression and shape can be changed simultaneously in real time. A 2D parameter space independent of facial shape is defined, on which facial expressions are superimposed so that the expressions can be applied to various facial shapes. A facial model is transformed by a bilinear interpolation, which enables a rapid change in facial expression with metamorphosis. The practical efficiency of this method has been demonstrated by a real-time animation system based on this method in live theater.     

Statistical learning based facial animation

To synthesize real-time and realistic facial animation, we present an effective algorithm which combines image- and geometry-based methods for facial animation simulation. Considering the numerous motion units in the expression coding system, we present a novel simplified motion unit based on the basic facial expression, and construct the corresponding basic action for a head model. As image features are difficult to obtain using the performance driven method, we develop an automatic image feature recognition method based on statistical learning, and an expression image semi-automatic labeling method with rotation invariant face detection, which can improve the accuracy and efficiency of expression feature identification and training. After facial animation redirection, each basic action weight needs to be computed and mapped automatically. We apply the blend shape method to construct and train the corresponding expression database according to each basic action, and adopt the least squares method to compute the corresponding control parameters for facial animation. Moreover, there is a pre-integration of diffuse light distribution and specular light distribution based on the physical method, to improve the plausibility and efficiency of facial rendering. Our work provides a simplification of the facial motion unit, an optimization of the statistical training process and recognition process for facial animation, solves the expression parameters, and simulates the subsurface scattering effect in real time. Experimental results indicate that our method is effective and efficient, and suitable for computer animation and interactive applications.     

自适应人脸语音动画技术*

介绍了一个基于特征多边形网格模型和肌肉模型的人脸语音动画系统。首先从3D MAX导出的ASE文件建立人脸多边形网格模型,在四边形网格中定义了眼睛、鼻子、眉毛、额头、面颊、上下颚等特征点。基于特征点把人脸网格模型构造为线性弹性模型,并进行纹理贴图,最后在建立的肌肉模型基础上实现人脸语音动画。     

虚拟人情绪行为动画模型

近年来 ,虚拟人行为动画已经成为计算机动画一个新的分枝 ,已往的研究多集中在虚拟人局部的情绪表达动画方面 ,如脸部动画 ,而对于给定的虚拟场景 ,则尚未考虑情绪产生的原因 .情绪是虚拟人和虚拟环境交互作用的结果 ,然而在计算机动画领域 ,虚拟人的情绪至今尚未得到清楚的描述 .为此 ,依据心理学的理论 ,提出了虚拟人情绪行为的动画模型 ,即 ,首先提出了情绪集合和情绪表达集合的概念 ,并建立了从情绪状态到情绪表达之间的映射 ;其次 ,着重分析了情绪产生的原因 ,并引入了情绪源的概念 ,如果一种情绪刺激的强度大于情绪的抵抗强度 ,那么这种情绪就会产生 ;此外 ,情绪状态可以采用有限状态机来描述 ,据此提出了情绪的变化流程 ;最后 ,在微机上通过调用 Microsoft Direct3D API,实现了虚拟人的情绪行为动画     

改进Wav2Lip的文本音频驱动人脸动画生成

为了提高中文唇音同步人脸动画视频的真实性, 本文提出一种基于改进Wav2Lip模型的文本音频驱动人脸动画生成技术. 首先, 构建了一个中文唇音同步数据集, 使用该数据集来预训练唇部判别器, 使其判别中文唇音同步人脸动画更加准确. 然后, 在Wav2Lip模型中, 引入文本特征, 提升唇音时间同步性从而提高人脸动画视频的真实性. 本文模型综合提取到的文本信息、音频信息和说话人面部信息, 在预训练的唇部判别器和视频质量判别器的监督下, 生成高真实感的唇音同步人脸动画视频. 与ATVGnet模型和Wav2Lip模型的对比实验表明, 本文模型生成的唇音同步人脸动画视频提升了唇形和音频之间的同步性, 提高了人脸动画视频整体的真实感. 本文成果为当前人脸动画生成需求提供一种解决方案.     

Three-dimensional cartoon facial animation based on art rules

Three-dimensional (3D) cartoon facial animation is one step further than the challenging 3D caricaturing which generates 3D still caricatures only. In this paper, a 3D cartoon facial animation system is developed for a subject given only a single frontal face image of a neutral expression. The system is composed of three steps consisting of 3D cartoon face exaggeration, texture processing, and 3D cartoon facial animation. By following caricaturing rules of artists, instead of mathematical formulations, 3D cartoon face exaggeration is accomplished at both global and local levels. As a result, the final exaggeration is capable of depicting the characteristics of an input face while achieving artistic deformations. In the texture processing step, texture coordinates of the vertices of the cartoon face model are obtained by mapping the parameterized grid of the standard face model to a cartoon face template and aligning the input face to the face template. Finally, 3D cartoon facial animation is implemented in the MPEG-4 animation framework. In order to avoid time-consuming construction of a face animation table, we propose to utilize the tables of existing models through model mapping. Experimental results demonstrate the effectiveness and efficiency of our proposed system.     

基于SAPI的语音驱动口型动画方法

语音驱动口型动画是人脸表情动画中非常关键的部分。在研究语音与口型动画同步问题的基础上．提出一种真实、自然的语音口型动画实现方法。该方法首先对输入语音进行大段分割;再通过SAPI识别出具体的汉语序列信息;然后将汉语序列转换为音节序列;最后通过音节序列到口型序列的转换得到舍有口型时间信息的口型序列。在动画模块中利用该口型序列驱动3D人脸模型口型动画。取得了真实、自然的语音动画同步效果。