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.     

人脸动画关键点最优化算法

Thin-shell变形算法基于一组控制点的位移计算所有顶点的位移,不同的控制点集合会得到不同的重构结果.为了使该变形算法更精确地重构人脸表情动画,基于该算法,提出一种最优控制点计算方法.首先将计算人脸变形最优控制点问题建模,以最小化thin-shell变形算法的重构误差为目标,提出一种自适应前后向贪婪策略学习最优化控制点,称为人脸动画关键点;通过引入边界约束、对称性约束以及多分辨率性,使得所提出的关键点具有通用性.实验结果证明,所提出的人脸动画关键点方法在仿真数据和真实数据上可以有效地获取关键控制点和重构人脸动画.     

基于Kinect与网格几何变形的人脸表情动画

面部表情重建的实时性与重建效果的真实性是人脸表情动画的关键问题,提出一种基于Kinect人脸追踪和几何变形技术的面部表情快速重建新方法。使用微软的Kinect设备识别出表演者面部并记录其特征点数据,并利用捕捉到的特征点建立覆盖人脸的网格模型,从中选取变形使用的控制点数据,由于Kinect可以实时地自动追踪表演者面部,由此实现了利用三种不同变形算法对目标模型实时快速重建。实验结果表明,该方法简单易实施,不用在表演者面部做任何标定,可以自动地将人脸表情动作迁移到目标模型上,实现人脸表情快速重建,并且保证目标模型表情真实自然。     

基于图像的个性化卡通系统

介绍了一个卡通动画系统.该系统可使用户很方便地生成个性化的卡通头像,并通过简单的交互定制各种夸张而生动的表情,还可以实时生成语音驱动的卡通动画.系统主要包括3部分:基于图像的卡通自动生成模块、交互的卡通表情编辑模块和语音驱动的卡通动画模块.卡通自动生成模块采用基于样本学习的方法生成具有特定艺术风格的卡通头像.这里使用了一种非参数化采样算法来学习原始照片和画像间复杂的统计关系.在此基础上,卡通表情编辑器可以通过预先设计的模板生成各种具有生动表情的卡通.同时,用户也可以定制自己的表情模板.卡通动画模块使用了实时的唇形合成算法,可以生成语音驱动的卡通动画.该系统可以使普通用户很方便地生成个性化的卡通头像和动画,在这一点上优于其他动画制作系统.     

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.     

非线性联合学习的三维人脸表情合成方法

针对人脸表情数据的非线性分布特性,提出一种基于非线性联合学习的三维人脸表情合成方法.首先提出非线性联合学习理论,通过无监督回归将具有相同属性的三维人脸映射到相同的低维表达;其次,基于三维人脸的低维表达对低维表达进行重建操作,为给定的三维人脸合成表情,或基于样例表情进行表情的重定向.另外,非线性联合学习方法还能有效地处理带噪声及不完整的人脸数据,获得完整的表情人脸.实验结果表明,文中方法的表情重定向合成结果及合成效率优于已有方法.     

FLASH动画中人物动态表情设计与制作

FLASH集成矢量图形制作与动画设计于一身,一直作为最流行和最实用的多功能网络媒体开发工具(RIA)被动画设计人员所采用。人的表情多种多样,表达着人们的喜怒哀乐,动画表情以适时的夸张手法来强调人物的个性,能制造出许多意想不到的效果,掌握人物的生命就在于生动的脸部表情演出,如何设计动画人物的表情,在整个动画制作中相当重要。     

面向虚拟化身的人脸表情模拟技术

为了实现基于增强现实的电子沙盘环境中的异地可视化交互功能,提出了一种面 向虚拟化身的三维表情模拟技术。首先,使用 RGB 摄像头跟踪异地作业人员的表情,基于约 束局部模型(CLM)提取人脸特征点数据后传输到本地;然后,采用基于径向基函数的插值算法 计算虚拟化身面部网格点的坐标,驱动模型模拟出与异地作业人员相同的表情;最后,为了提 高变形算法的精度和效率,提出一种基于贪心算法与人脸肌群分布的插值控制点选取和分区域 插值方法。实验结果表明,该算法能够满足实际应用对实时性和真实感的需求。     

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.     

从手机短信到3D动画人物表情的自动生成

手机3D动画自动生成系统旨在通过输入一条手机短信得到与其相符的动画并发送给接收方.动画中表情对于表达情绪主题以及强化动画效果等具有重要意义.本文重点研究手机3D动画中人物表情的自动生成.主要包括定性规划和定量计算两大部分.定性规划部分主要利用语义网技术，基于面部编码系统和情感轮模型构建表情本体库并建立相应公理，然后根据短信的关键信息进行知识推理，得到关于表情的定性描述.在定量部分将定性描述信息转化为具体动画数据并处理表情平滑过渡等问题.在实验的270条数据中除人为操作引起的异常外，表情规划成功率为71.2%，其中多样性表情生成率为86.89%.实验表明该方法能够较好地生成表情动画.     

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.     

面向移动数字娱乐的卡通人脸动画系统

给出了一个移动平台下的卡通人脸动画系统,其输入是一张二维真实人脸照片和一段文本,输出为具有娱乐效果的手机卡通人脸动画。首先,根据输入的照片生成人物的卡通肖像,采用了基于特征发现的卡通人脸肖像生成方法。其次,在卡通肖像的基础上结合文本驱动产生卡通人脸动画。最后,将系统移植到移动平台,在手机上播放卡通人脸动画,该系统在局域网和PDA上具有很好的娱乐动画效果。     

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。     

手机变形动画自动生成

全过程动画自动生成技术是将受限的自然语言自动生成一段相应的3D动画. 我们把这个技术运用到手机动画自动生成中, 变形系统作为手机动画自动生成系统中的一个重要组成部分, 可以通过对动画中的物体进行形状改变使得原来的动画更加生动. 它由定性和定量两部分组成, 这两部分在文中将详细阐述.     

Performance‐driven animation of hand‐drawn cartoon faces

We present a novel performance‐driven approach to animating cartoon faces starting from pure 2D drawings. A 3D approximate facial model automatically built from front and side view master frames of character drawings is introduced to enable the animated cartoon faces to be viewed from angles different from that in the input video. The expressive mappings are built by artificial neural network (ANN) trained from the examples of the real face in the video and the cartoon facial drawings in the facial expression graph for a specific character. The learned mapping model makes the resultant facial animation to properly get the desired expressiveness, instead of a mere reproduction of the facial actions in the input video sequence. Furthermore, the lit sphere, capturing the lighting in the painting artwork of faces, is utilized to color the cartoon faces in terms of the 3D approximate facial model, reinforcing the hand‐drawn appearance of the resulting facial animation. We made a series of comparative experiments to test the effectiveness of our method by recreating the facial expression in the commercial animation. The comparison results clearly demonstrate the superiority of our method not only in generating high quality cartoon‐style facial expressions, but also in speeding up the animation production of cartoon faces. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

RAS: A Data-Driven Rigidity-Aware Skinning Model For 3D Facial Animation

We present a novel data-driven skinning model—rigidity-aware skinning (RAS) model, for simulating both active and passive 3D facial animation of different identities in real time. Our model builds upon a linear blend skinning (LBS) scheme, where the bone set and skinning weights are shared for diverse identities and learned from the data via a sparse and localized skinning decomposition algorithm. Our model characterizes the animated face into the active expression and the passive deformation: The former is represented by an LBS-based multi-linear model learned from the FaceWareHouse data set, and the latter is represented by a spatially varying as-rigid-as-possible deformation applied to the LBS-based multi-linear model, whose rigidity parameters are learned from the data by a novel rigidity estimation algorithm. Our RAS model is not only generic and expressive for faithfully modelling medium-scale facial deformation, but also compact and lightweight for generating vivid facial animation in real time. We validate the efficiency and effectiveness of our RAS model for real-time 3D facial animation and expression editing.     

基于形状匹配的卡通运动捕捉

提出一种对传统的卡通动画进行运动捕捉的方法．不同于以前基于骨架模型或者关键形状表示的方法,用整体仿射运动和局部非仿射变形的组合来表示卡通人物的运动,用卡通人物的轮廓表示它的形状;然后直接对相邻的关键帧进行形状匹配,将恢复的运动参数映射到一个目标人物上,使其具有与原来人物相同的运动方式．文中不使用先验模型,通过形状匹配来获取和映射卡通人物的运动,并通过实验验证了该方法的可行性．     

面向影视动画的真实感三维人脸快速建模算法

针对影视动画领域,利用LS_5000型三维激光扫描仪,提出了一套真实感三维人脸快速建模算法。只需输入真实演员人脸的三维扫描点云和未定标的照片,以及极少的人工交互,即可生成虚拟演员真实感的三维人脸模型（包括几何模型、纹理模型和面向动画的可变模型）。实验结果表明,算法输出的模型简洁规范,可直接应用于实际的影视动画制作,提高了人脸模型建模效率。