浅议人脸模型校准研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文人脸模型校准研究姓名：唐峰申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：王洵20040401摘要计算机人脸动画是计算机图形学～个具有挑战性的问题。特别随着互联刚的迅猛发展，虚拟人脸技术的应用领域已经拓宽到诸如电影与广告、视频会议、可视电话、人机接口、虚拟环境、游戏娱乐等方面。而在一定的条件下，将一个一般人脸模型变形(校准)成另外一个特定人脸模型是解决这一问题非常重要的一步，校准的可视性效果好坏直接影响到虚拟人脸同特定人脸的逼近程度。本论文所做的主要研究工作就是从一般人脸模型到特定人脸模型校准。本文详细地介绍了两种人脸模型校准的算法：基于DF

2、FD自由变形的算法和基于径向基函数离散数据插值的算法。其中基于径向基函数的离散数据插值又分为单步插值和多步插值。国内外已有很多有关基于DFFD自由变形算法和基于径向基函数单步插值的人脸模型校准的研究，但是基于径向基函数多步离散数据插值应用到人脸模型校准的却很少。本文提出把基于径向基函数多步插值方法应用到人脸模型校准，并把多步离散数据插值方法和DFFD算法以及单步离散数据插值的校准效果和优缺点进行了比较。实验结果表明，基于径向基函数多步离散数据插值的人脸模型校准的可视性效果很好。因此，在此基础上我们开发了一个基于径向基函数多步离散数据插值的特定人脸模型校准系统。为了更好地

3、了解算法，在介绍算法的过程中，我们对相关的基础知识：Voronoi图和De]aunay图、Sibson局部坐标、以及径向基函数离散数据插值也进行了介绍。为了使用户对我们的特定入脸模型校准系统有一个清楚的思路。在文中第四章我们把系统按照开发的流程，分成几个子系统进行了介绍。对各个子系统所遇到的问题进行了解决。并且各个予系统都能以控件的形式提供给用户，用户在研究其它的变形算法时可以直接调用。本文的主要创新点有：(1)在基于径向基函数单步离散数据插值算法人脸模型校准的基础上，我们提出了将基于径向基函数的多步离散数据插值算法应用于人脸模型校准，和基于径向基函数单步离散数据插值以

4、及DFFD自由变形算法的人脸模型校准相比较，这种校准算法既保证脸部局部区域变形的精确性和平滑性，又减少了运算的复杂度，并且校准可视性非常的好。(2)在人脸模型校准的过程中，取特征点时，在我们的系统中所取特征点并不完全基于MPEG一4定义的84个特征点，由于在系统中采用了基于径向基函数的多步离散插值的算法，系统对鼻子、眼睛、嘴部以及边界的可视性效果要求比较赢，所以我们在取特征点时，要求我们在这些局部区域取的特征点密一些，如有必要还可以增加一些辅助点，而在其它要求可视性效果不太严格的地方(脸颊)就少一些。这样使系统在局部区域进行校准时，保证了脸部局部区域变型的精确性和平滑性

5、，对脸部边界的处理也比较流畅。本课题得到安徽省自然科学基金和中国科大青年科学基金的资助。———————————————————————————————塑坐生————————————————————————～一AbstractFacialanimationisoneofthemostchallengingproblemsinComputerGraphics．WiththerapiddevelopmentofIntemet，thepracticalareaofvirtualfacialanimationhasbeenwidelvspreadedtothestageofmov

6、ieandadvertisement，videomeeting，virtualenvironment，gamesandsoon．Undercertaincircurmonstances,ageneralfacialmodelcanbecalibratedtoanothercertainone；andthisisthemostimportantstep．Thevirtualeffectofcalibrationaffectthefidelityvirtualfacetothecertainface．Theessaymainlytalksaboutthecalibratio

7、nageneralfacialmodeltoacertainone．Theessayintroducesthearithmeticoffacialcalibrationintwoways：arithmeticbasedonDirichletFree-FormDeformationandarithmerlebasedouscattereddatainterpolationusingcompactlysupportedradialbasisfunctions．Andscattereddatainterpolationusingcompactl