使用Dirichlet自由变形算法实现三维人脸及其变形

人脸是人类相互交流的重要渠道,是人类的喜、怒、哀、乐等复杂表情和语言的载体。因此,具有真实感的三维人脸模型的构造和变形是计算机图形学领域中一个研究热点。如何在三维人脸模型上产生具有真实感的人脸表情和动作,是其中的一个难点。文中介绍了一种基于Delaunay和Dirichlet/Voronoi图的Dirichlet自由变形算法(Dirichlet Free-Form De-formations,简称DFFD)解决这一问题。文中详细介绍了DFFD技术,并根据MPEG-4的脸部定义参数,应用DFFD对一般人脸进行变形。同时提出了在进行人脸变形时利用脸部定义参数FDP与脸部动画参数FAP分层次控制的方法,这种两级控制点控制的设置,使三维人脸模型产生光滑变形,由此可将人脸各种表情平滑准确地展现出来。     

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。     

具有真实感的三维人脸动画

具有真实感的三维人脸模型的构造和动画是计算机图形学领域中一个重要的研究课题.如何在三维人脸模型上实时地模拟人脸的运动,产生具有真实感的人脸表情和动作,是其中的一个难点.提出一种实时的三维人脸动画方法,该方法将人脸模型划分成若干个运动相对独立的功能区,然后使用提出的基于加权狄里克利自由变形DFFD(Dirichlet free-form deformation)和刚体运动模拟的混合技术模拟功能区的运动.同时,通过交叉的运动控制点模拟功能区之间运动的相互影响.在该方法中,人脸模型的运动通过移动控制点来驱动.为了简化人脸模型的驱动,提出了基于MPEG-4中脸部动画参数FAP(facial animation parameters)流和基于肌肉模型的两种高层驱动方法.这两种方法不但具有较高的真实感,而且具有良好的计算性能,能实时模拟真实人脸的表情和动作.     

视频驱动人脸动画合成

描述了一种实时的视频驱动的人脸动画合成系统.通过该系统,用户只要在摄像头前面表演各种脸部动作,就可以控制虚拟人脸的表情.首先,建立一个基于肌肉的三维人脸模型,并使用肌肉激励参数控制人脸形变.为提高人脸动画的真实感,将口轮匝肌分解为外圈和内圈两部分,同时建立脸部形变与下颌转动的关系.然后,使用一种实时的特征点跟踪算法跟踪视频中人脸的特征点.最后,将视频跟踪结果转换为肌肉激励参数以驱动人脸动画.实验结果表明,该系统能实时运行,合成的动画也具有较强真实感.与大部分现有的视频驱动的人脸动画方法相比,该系统不需要使用脸部标志和三维扫描设备,极大地方便了用户使用.     

一个实用的人脸定制和表情动画编辑系统

介绍了一个简单而行之有效的特定人脸定制和表情动画的编辑系统，首先给定一个内嵌肌肉向量的一般人脸三维多边形网络模型并提供特定人脸的正侧面正交图象，然后采用snake技术自动适配人脸特征线，变分一般模型定制出三维虚拟人脸；接着再用多分辨率样条技术产生无缝的人脸纹理镶嵌图，进而生成高度真实感的虚拟特定人脸，由内嵌肌肉向量的参数化表示，通过编辑参数能赋予三维虚拟人脸各种丰富的表情。由于变分后人脸模型的拓扑不变，因此可用基于三角化的图象metamorphosis实现不同特定人脸间的三维morph，该系统能在廉价的PC平台上实现，其快速、简单而且具有真实感，具有很大的实用价值。     

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。     

利用双线性分析的三维人脸表情模拟技术

具有真实感的三维人脸表情合成是计算机应用领域的一个热点问题.提出一种基于双线性分析的三维人脸表情生成方法.在对人脸数据进行分区域统计分析的基础上,建立了表情与身份相独立的双线性统计模型.设计了该模型的肌肉驱动方法,通过肌肉参数来驱动相应表情统计参数变化来生成丰富表情.对于输入的特定二维或三维人脸,利用形变模型(Morphable Model), 可自动实现其模型匹配.实验结果表明,该方法能够模拟各种具有较高真实感的人脸表情.     

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。     

三维特定人脸生成的有效实现方法

三维个性化人脸建模一直是计算机图形领域最具挑战性的课题之一。如何快速、高效地还原具有真实感的三维人脸,是其中的难点。提出了一种快速的三维人脸建模方法,该方法将人脸模型划分成若干个运动相对独立的功能区,然后在各功能区内使用加权自由变形DFFD方法对一般人脸模型进行变形。由于功能区的引入,控制点的数量极大地减少,所以极大地降低了计算量,能很好地满足实时性且更具真实性。     

基于平面曲面化的三维人脸建模方法

通过一幅正面人脸照片或者两副正交人脸照片得到人脸的参数,采用基于照片的特征点及轮廓参数提取的方法建立与原型三维人脸模型之间的匹配对齐,应用MPEG-4中定义的三维人脸参数,驱动三维模型生成真实感人脸,提出了一种平面曲面化人脸形变模型.结果证实该方法计算量大大减少,该方法不仅可以进行有效的真实感三维人脸建模,而且变形简单流畅,具有广阔的应用前景.