基于FFD的參數(shù)化人臉表情動畫技術(shù)研究.pdf

1、自從Parke在1972創(chuàng)建了第一個三維人臉表情動畫開始，三十年來人臉造型和動畫技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為兩大類，數(shù)個小類的綜合技術(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“計算機輔助眼鏡設(shè)計系統(tǒng)”項目的后續(xù)研究，在已有的人臉區(qū)域控制模型的基礎(chǔ)上進行改進，建立適合表情動畫的參數(shù)化可變形人臉模型，并通過全局肌肉變形和局部FFD變形，實現(xiàn)了一個人臉三維表情系統(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)格上定義了非線性結(jié)構(gòu)彈簧和邊界約束彈簧，非線性結(jié)構(gòu)彈簧用來模擬皮膚的彈性，邊界約束彈簧用來防止皮膚被拉破；肌肉層根據(jù)FACS中對表情變化起決定作用的AU定義相關(guān)的肌肉向量，同時將皮膚網(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)生不真實變形時來對皮膚網(wǎng)格進行精細的調(diào)整，而肌肉則分成3類分別模擬：線形肌肉、括約肌和片狀肌肉

3、；頭骨是可活動的，下頜骨可上下活動以模擬嘴巴的張合，此外頭骨層的存在是為了防止在肌肉伸縮的過程中將皮膚網(wǎng)格拉扯到不真實的位置。在對參數(shù)化可變形人臉模型進行全局變形時，通過對皮膚網(wǎng)格上的點的受力分析來計算點在某種表情下的位移。皮膚網(wǎng)格上的點受3種力：彈簧內(nèi)部拉力、肌肉拉力以及頭骨的約束力。分別計算3種力的大小，然后使用二階常微分方程計算某個時刻點的位移，從而得到變形后的表情。之后通過變形率的大小來判斷是否對某個區(qū)域使用局部FFD變形來修補