基于FFD的參數(shù)化人臉表情動(dòng)畫(huà)技術(shù)研究.pdf

1、自從Parke在1972創(chuàng)建了第一個(gè)三維人臉表情動(dòng)畫(huà)開(kāi)始，三十年來(lái)人臉造型和動(dòng)畫(huà)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為兩大類(lèi)，數(shù)個(gè)小類(lèi)的綜合技術(shù)。這些技術(shù)分別在各自的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。本論文作為“計(jì)算機(jī)輔助眼鏡設(shè)計(jì)系統(tǒng)”項(xiàng)目的后續(xù)研究，在已有的人臉區(qū)域控制模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，建立適合表情動(dòng)畫(huà)的參數(shù)化可變形人臉模型，并通過(guò)全局肌肉變形和局部FFD變形，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)人臉三維表情系統(tǒng)。 在已有的人臉區(qū)域控制模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)人臉的皮膚、肌肉和骨骼結(jié)構(gòu)，本論文

2、改進(jìn)后得到的參數(shù)化可變形人臉模型由3部分組成：皮膚網(wǎng)格、肌肉和頭骨。為了模擬皮膚，在彈性網(wǎng)格上定義了非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)彈簧和邊界約束彈簧，非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)彈簧用來(lái)模擬皮膚的彈性，邊界約束彈簧用來(lái)防止皮膚被拉破；肌肉層根據(jù)FACS中對(duì)表情變化起決定作用的AU定義相關(guān)的肌肉向量，同時(shí)將皮膚網(wǎng)格根據(jù)不同肌肉的作用范圍分塊，在肌肉作用范圍內(nèi)定義FFD變形塊，用以在產(chǎn)生不真實(shí)變形時(shí)來(lái)對(duì)皮膚網(wǎng)格進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整，而肌肉則分成3類(lèi)分別模擬：線(xiàn)形肌肉、括約肌和片狀肌肉

3、；頭骨是可活動(dòng)的，下頜骨可上下活動(dòng)以模擬嘴巴的張合，此外頭骨層的存在是為了防止在肌肉伸縮的過(guò)程中將皮膚網(wǎng)格拉扯到不真實(shí)的位置。在對(duì)參數(shù)化可變形人臉模型進(jìn)行全局變形時(shí)，通過(guò)對(duì)皮膚網(wǎng)格上的點(diǎn)的受力分析來(lái)計(jì)算點(diǎn)在某種表情下的位移。皮膚網(wǎng)格上的點(diǎn)受3種力：彈簧內(nèi)部拉力、肌肉拉力以及頭骨的約束力。分別計(jì)算3種力的大小，然后使用二階常微分方程計(jì)算某個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的位移，從而得到變形后的表情。之后通過(guò)變形率的大小來(lái)判斷是否對(duì)某個(gè)區(qū)域使用局部FFD變形來(lái)修補(bǔ)