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创建逼真的三维人脸模型一直以来都是计算机图形学领域一个极富有挑战性的课题。人脸的造型和表情动画被广泛应用于虚拟现实、影视制作、游戏娱乐、可视电话等领域。
本文在分析三维人脸模型的应用前景及国内外的研究现状的基础上,对现有的三维人脸造型技术进行了分析比较,以输入的人脸正侧面照片为基础,提出了一种通过两幅正交人脸照片合成三维人脸模型的方法,对三维人脸关键区域进行分割,然后使用面向表面的自由曲线变形(SOFFD)方法生成人脸模型,使用了基表情的比例合成方法合成特定人脸表情。
本文的主要工作内容包括:
1)建立原始的三维人脸模型。以照片尺寸为依据,使用了3Dmax中的几何变形方法和Maxscript语言编程方法,合成了中性人脸的三维模型,同时与商用软件Facegenmodeller生成三维人脸做了比较。
2)合成了特定人脸的三维模型生成。输入人脸正侧面照片,依据MPEG-4标准,标记了特定人脸照片的特征点和三维中性人脸模型的特征点,使用绞线变形方法修改中性人脸模型,提出“平面曲面化方法”生成了带纹理的三维人脸,使用带纹理的三维人脸匹配到中性模型,生成特定的人脸模型。
3)特定人脸表情合成。通过MPEG-4标准中的FAP和FAT定义了表情参数,把人脸化为眉毛轮廓、眼睛轮廓、鼻子、嘴巴、脸颊等。分析和比较多种FFD变形算法,使用SOFFD变形算法调节三维人脸的特征区域变化,同时生成最基本六种人脸表情:生气、厌恶、恐惧、高兴、悲伤、惊讶,最后用基表情的比例合成方法表达特定的表情。
4)本文采用MPEG-4人脸动画基本思想,结合Visual Studio2005和OpenGl技术,给出了一个人脸动画实现的系统,实验验证了相关算法的可行性,实现三维人脸表情的调节与变化。