個(gè)性化人臉漫畫與動(dòng)畫合成方法研究.pdf

1、目前,國家和地方政府都大力發(fā)展創(chuàng)意文化產(chǎn)業(yè),人臉漫畫與動(dòng)畫是深受人們喜愛的創(chuàng)意文化內(nèi)容之一。本文對(duì)基于照片的自動(dòng)漫畫人臉生成及其動(dòng)畫合成問題進(jìn)行了研究,與傳統(tǒng)基于規(guī)則法的思想不同,本文側(cè)重采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法從藝術(shù)家的作品中學(xué)習(xí)漫畫知識(shí),然后應(yīng)用于個(gè)性化的漫畫人臉生成。同時(shí),學(xué)習(xí)獲得人臉參數(shù)控制的形變與褶皺生成模型,以驅(qū)動(dòng)人臉合成個(gè)性化人臉動(dòng)畫。本文工作具體包括以下幾個(gè)部分:
　　 1.提出了一種基于人臉形狀子空間的個(gè)性化漫畫人臉生

2、成方法?；谡鎸?shí)人臉和漫畫人臉二者的形狀數(shù)據(jù)集采用主成份分析(PCA:Principal ComponentAnalysis)建立形狀特征子空間,可以表征人臉的多特征基元。基于多特征基元,對(duì)一批真實(shí)人臉及其相應(yīng)的漫畫人臉采用ELM(EXtreme Learning Machine)學(xué)習(xí)二者之間的映射模型。最后用該模型對(duì)輸入的真實(shí)人臉預(yù)測(cè)其漫畫人臉形狀。
　　 2.提出了一種人臉幾何參數(shù)控制的個(gè)性化人臉動(dòng)畫方法。傳統(tǒng)單純的人臉幾何

3、控制圖像變形可以高效表現(xiàn)人臉形變,但是無法表現(xiàn)褶皺細(xì)節(jié),例如額頭皺紋、酒窩。本文首先定義彈塑表情比率圖(Flexible Expression Ratio Image,FERI),并用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)將其壓縮成Eigen FERI,以準(zhǔn)確量化人臉的褶皺。然后基于訓(xùn)練庫學(xué)習(xí)獲得人臉形變機(jī)制和起皺機(jī)制。形變機(jī)制利用幾何控制圖像變形來驅(qū)動(dòng)人臉形變,起皺機(jī)制則利用支持向量機(jī)(Supp

4、ort Vector Machine,SVM)來驅(qū)動(dòng)褶皺,最后二者結(jié)果進(jìn)行合并可以生成具有褶皺紋理的個(gè)性化人臉動(dòng)畫。
　　 3.進(jìn)行了集成應(yīng)用研究。對(duì)主動(dòng)形狀模型ASM(Active Shape Model)進(jìn)行了應(yīng)用研究,能夠有效應(yīng)用于人臉照片的特征提取,從照片中發(fā)現(xiàn)人臉,并提取特征點(diǎn)。使得本文系統(tǒng)自動(dòng)化程度提高:對(duì)基于圖切分(Graphcut)理論的圖像分割進(jìn)行了研究,能夠有效用于人臉照片背景的去除。通過ASM檢測(cè)到人臉區(qū)域

5、后,即獲得了有用的前景信息,代替?zhèn)鹘y(tǒng)Graphcut中的交互操作,實(shí)現(xiàn)了人臉背景去除的自動(dòng)化。
　　 4.開發(fā)了基于人臉照片的漫畫生成系統(tǒng)。本文基于windows XP操作系統(tǒng),采用Visual C++為開發(fā)工具,對(duì)前述模塊進(jìn)行集成和封裝,能夠全自動(dòng)對(duì)人臉照片進(jìn)行處理,變形生成漫畫人臉。
　　 本文主要貢獻(xiàn)在于:1)能夠采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法解決個(gè)性化漫畫人臉的模式學(xué)習(xí)問題。基于子空間的映射學(xué)習(xí)方法可同步發(fā)現(xiàn)人臉的多項(xiàng)特征,并