表演驱动的实时人脸表情动画形成

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1、表演驱动的实时人脸表情动画形成----表演论文-->第1章绪论1.1课题背景与意义中国动漫产业虽然起步较晚，但是已经表现出来了巨大的市场潜力。《“十二五”时期国家动漫产业发展规划》对我国动漫产业的发展情况进行了总结：20]1年，我国动漫产业持续发展，产业规模进一步扩大，动漫产业产值达621.72亿元，较2010年增长32.04%。2012年，《十七大以来中国动漫产业发展成果展》在中国国家博物馆开幕，据此次展览介绍，到“十二五”期末，中国动漫产业产值将达到1000亿元人民币，比“十一五”末至少翻一番。作为动漫产业体系的一个关键课题，人脸表情动画研究一直是多煤体技术

2、领域的一个热门研究领域。人脸表情动画的目的是利用动画中人脸的姿态和面部运动来形象生动地表迖某个角色的表情和情感。在动漫方面，《功夫熊猫》、《指环王》、《阿凡达》这些风靡全球的影片的成功都离不开人脸表情动画技术。《功夫熊猫》中阿宝吃东西时夸张的动作，《阿凡达》中，阿凡达细腻真实的表情都是表情动画最经典的体现和应用。另外，现在人脸表情动画技术在视频游戏、远程会议、虚拟现实、人机交互等方面都有广泛的应用。1.2国内外发展现状表演驱动人脸表情动画合成技术涉及计算机视觉、模式识别、机器智能和心理生理等多方面的研究课题，是一个交叉性很强的研究领域。它主要包括表演人脸表情捕捉

3、和人脸动画合成两个关鍵步骤，下面就从这两个方面介绍一下表演驱动人脸动画的国内外研究现状。.............第2章表演驱动人脸动画合成方案表演驱动人脸表情动画合成技术是一项动画控制技术，它的目的是根据演员的面部表情动作实时驱动虚拟化身的脸部模型做出相同表情，从而生成表情动画。表演驱动人脸表情动画合成系统主要包括人脸表情动作捕捉和人脸表情动画合成两个关键步骤，具体框图见下方：2.1现有的表演现动人脸表情动画合成方案在表演驱动的人脸表情动画合成系统中，使用什么人脸表情动画模型，就对应要提取什么动画控制参数，因此也就会有不同的系统方案。现有的表演驱动人脸表情动画

4、合成系统方案主要包括：1.基于点对点控制的方案一个人脸模型从本质上来说就是一个稠密点集，基于点对点的控制方案就是跟踪到人脸的稀疏点集，利用插值方法映射到人脸模型上的稍密点集，文献就是用的基于点对点的控制方法。该方法的具体程序如图2.2所示。该方案的主要优点就是思路直接，实现简单，但是它的连续性差，对人脸关键点的定位要求高，一般要在人脸上贴上标记，并且需要复杂的人脸关鍵点定位系统。文献使用的设备是DVMC-8820，该设备有8个红外摄像头组成，60HZ的捕捉速率，但是要求演员的头部旋转要小于5度，移动范围不超过头直径的1/20,如图2.3所示。2.2改进的表演驱动

5、人脸表情动画合成方案实时性、无侵入性、易用性和自动化是表演驱动的人脸表情动画合成系统的重要指标，为了实现这些指标，本文在现有方案的基础上进行改进，提出了一个实时的、易用的、无侵入的：完全自动的表演驱动人脸表情动画系统，系统方案如图2.8所示。该方案首次将骨路蒙皮模型应用到表演驱动人脸表情动画系统中，另外为了实时提取人脸动画控制参数，本方案在人脸检测，跟踪和动画参数提取阶段都引入了深度图。本章将详细介绍骨盤蒙皮模型，后面几章再详细介绍人脸检测和跟踪，骨路蒙皮模型参数提取和系统实现。是最接近本质的建模方法，但是人脸复杂的肌肉群配置，骨器运动和肌肉运动关系的配置，肌肉

6、运动和皮肤运动关系的配置都需要大量的工作，计算量非常大，而且有些肌肉的运动机制也不是完全清楚的，所以完全意义上的肌肉模型是不可能的。我们提出了一种利用骨愁蒙皮方法模拟肌肉模型的替代方法，同时考虑人脸某些关键器官（比如眼球运动）的特殊运动，采用特殊的建模方法。下面将详细介绍肌肉模型和骨路蒙皮模型，并说明利用骨能蒙皮模型替代肌肉模型的合理性。第3章表演者的人脸检测与跟踪........263.1算法流程设计.........26第4章人脸表情动画参数生成........474.1FACS系统..........47第5章原型系统实现...665.1系统流程.....

7、..66第5章原型系统实现5.1系统流程本文利用前文的技术方案开发了一个表演驱动的实时人脸表情动画的平台，系统流程图如图5.1所示。5.2动画参数生成本文的彩色和深度图的采集设备是徵软的Kinect。Kinect以30侦/秒的速度同时采集彩色图和深度图，分辨率分别为640*480和320*240。.我们利用追踪到的二维关键点来指导确定ICP算法中三维模型点与深度点云之间的初始对应点对，但是有一个问题是我们能够追踪到的二维关键点并不总是与三维模型点对应，如图5.2和图5.3所示。蓝色的点指的是嘴部外轮廓，眼睛轮廓和眉毛轮廓点。在Candide-3模型上也分别存在描

8、述这些器官轮廓的点，但是