人脸动画是广泛应用于计算机动画行业、游戏行业、远程会议、代理和化身等许多领域,是近几年来国内外研究的热点。其中,基于单幅图像的人脸动画的研究近年来引起了许多研究者的关注。基于单幅图像的人脸动画,对给定的一幅图像进行几何位置上的变换,能产生一些有趣的视觉效果,在影视娱乐、广告设计中常用来产生特技。基于单幅图像的人脸动画由于是在真实人脸图片的基础上做图像变形而产生,所以具有较高的真实感。本文提出并实现的一种基于单幅图像的人脸动画生成系统,在MPEG-4人脸动画标准的基础上,采用了肤色模型等人脸特征点定位技术和Mesh-Warping的图像变形方法生成人脸动画,在口腔/眼球的处理上采用了图像拼接和融合方法,使得生成的人脸动画在保证实时性的同时获得了较为逼真的动画效果,本文主要内容包括:1)调研并总结了人脸动画中的MPEG-4人脸动画标准、人脸特征点定位、图像变形和图像拼接融合技术,分析对比了这些技术的优缺点。2)实现了一个具有较高真实感和实时性的基于单张人脸图像的人脸动画生成系统。将MPEG-4中的人脸动画标准简化后应用到基于单张人脸图像的2D人脸动画生成中。可对人脸进行自动/手动定位。选用了Mesh-Warping算法对图像进行变形,既保持了较高真实感,又能满足系统的实时性要求。本文的主要创新有:1)在Mesh-Warping变形算法中,根据人脸器官运动的特殊性,在构造变形样条时,提出了整体样条和局部样条结合,横向样条和纵向样条分离的方法。在保持图像变形效果的同时,尽可能的减少了运算时间。2)提出了在极坐标上基于样条插值的人脸器官拼接算法。该算法可以较快的完成人脸口腔/眼睛器官样本图像与人脸图像的拼接和融合,使动画中出现张嘴效果时,能看较为清楚较为自然地看到舌头和牙齿等原图没有的器官。并且算法具有灵活性,通过选用不同的样条,可以在变形效果和计算时间之间寻找符合用户要求的折中点。3)通过该拼接融合算法,能将样本图像上的眼睛移植到原图像上,以满足某些特殊的动画要求,并且移植后的眼睛在眨眼时能保持形状不变,还可以做出像对眼这样的眼球运动的动画。