三维人脸动画生成方法设计与实现.pdf

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1、论文题目三维人脸动画生成方法设计与实现工程领域软件工程指导教师范录宏作者姓名张自超学号200991020441万方数据电子科技大学硕士毕业论文万方数据分类号密级注1UDC学位论文三维人脸动画生成方法设计与实现（题名和副题名）张自超（作者姓名）指导教师姓名范录宏副教授电子科技大学成都陈笃森高工江苏中意阀门制造有限公司建湖（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称软件工程提交论文日期2011.09论文答辩日期2011.11学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人万方数据年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号

2、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检

3、索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要在计算机虚拟世界中，实时再现具有真实感的三维人脸动画已经成为计算机图形学领域中一个重要的研究课题。它具有重大的理论意义和应用价值，其成果可以应用到影视技术、游戏娱乐、虚拟会议、辅助教学、远程通信、医疗研究、刑事鉴别等方面。本文以基于特征点的三维人脸动画为研究对象，以实时再现逼真的人脸动画为研究目的，在对现有三维人脸动画技术进行深入研究的基础上，设计了一个三维人脸动画的解决方案，重点研究并实现了拉普拉斯形变算法的框架下，基于等势线

4、控制的三维人脸运动模型。本文的工作和成果主要体现在以下几个方面：（1）分析了三维人脸运动模型的定义及其关键技术。针对基于特征点的三维人脸动画给出了形式化的描述，详细分析了人脸动画的三个关键技术：三维人脸几何表示，人脸表情定义、形变控制技术。特别地，针对人脸动画真实感的要求，选择高分辨的网格模型为人脸模型的几何表示，并引入Laplacian形变算法作为形变控制技术的基础。（2）定义了基于等势线控制的三维人脸运动模型。针对拉普拉斯算法中根据先验知识人工设定特征点ROI区域和计算耗时的问题，本文在拉普拉斯形变算法的框架下，借鉴MPEG-4标准，定义了基于等势线控制的三维人

5、脸运动模型。该模型与原始的拉普拉斯算法相比有3个优点：首先，自动设定ROI区域。由Harmonic场描述特征点对网格点的影响；其次，简化计算。由Harmonic场得到描述人脸模型集合信息的等势线集合，把拉普拉斯算法的处理对象由网格模型的转化到等势线集合。由于等势线的条数远远小于原始网格模型顶点的个数，这就有效减低了拉普拉斯形变算法的时间开销；最后，合理、真实的表情动画效果。在拉普拉斯算法求解中，添加等势线间的约束，以保证在形变过程中模型整体外观的稳定性，生成更自然、更真实的人脸表情。（3）设计了三维人脸动画的解决方案。基于本文提出的三维人脸运动模型的基础上，设计了三

6、维人脸动画的解决方案。用户从模型库中选择具有高分辨率的三维人脸模型，通过交互选定少量表情的特征点，系统自动计算各个特征点的运动传播范围，生成三维人脸的表情运动模型。用户输入人脸表情的运动参数，驱I万方数据摘要动三维人脸表情运动模型，生成三维人脸动画。本文根据MPEG-4标准定义基本表情的特征点的运动轨迹，用于驱动本文定义的基于等势线的人脸运动模型。实验表明：本文定义的人脸运动模型能实时模拟真实的三维人脸表情。关键字：三维人脸动画，三维人脸运动模型，拉普拉斯网格形变，Harmonic场，等势线,MPEG-4II万方数据ABSTRACTABSTRACTRealistic

7、humanfacialanimationisanactiveresearchfieldincomputergraphics,whichiswidelyusedinmoviemaking,pcgames,videoconference,man-machineinterface,assistantteaching,remotecommucation,medicalresearchandsoon.Inthisthesis,weproposea3Dfacialexpressionanimationframeworkbasedonfacialfeaturepointsdr