基于樣例學習的風格化臉部動畫生成方法研究.pdf

1、來源于歷史悠久的繪畫藝術的風格化繪制技術對于風格化動畫、游戲以及文化遺產(chǎn)保護和傳承都具有非常重要的意義，是一個非常重要的研究方向。而與風格化繪制具有相當緊密的聯(lián)系的風格化動畫，因為包含時間這個新維度，使其比靜態(tài)的風格化繪制技術有了更強的表現(xiàn)力，在計算機圖形學領域也是一個很有價值的研究領域。基于樣例的人臉風格化動畫生成是該領域的重要研究課題之一，是風格化人物動畫生成的一個關鍵。然而，為了實現(xiàn)從樣例中學習多樣的風格并自動生成人臉風格化動畫，

2、仍然需要解決許多問題。
　　本文結合計算機圖形學、計算機視覺和機器學習等領域的技術，在繪制和動畫生成兩個方面，都提出了基于樣例的新方法，以提高用計算機技術制作多種不同的人臉風格化動畫時的制作效率。具體的研究工作如下:
　　1.提出了風格化臉部動畫樣例表達和候選樣例檢索方法。樣例表達是設計基于樣例的方法的基礎。為了模擬風格化繪制的藝術化加工過程，提出應該基于成對的照片和風格化圖像作為風格化繪制的樣例;為了彌補二維關鍵幀缺乏三維

3、信息而難以在自動生成中間幀時處理遮擋的問題，提出基于主幀樣例來補充三維信息的方法。候選樣例檢索時需要設計合適的評價算法來對候選樣例的匹配度進行評價，但不同藝術家有各自獨特的評價方法，因此提出了一個基于樣例學習的匹配度評價方法。樣例表達和候選樣例檢索方法成為后續(xù)的基于樣例的方法能夠成功實施的基礎。
　　2.提出了基于主幀樣例學習的中間幀生成方法。中間幀生成的自動化是傳統(tǒng)關鍵幀動畫技術的一個關鍵問題。解決該問題的一個核心是為二維關鍵幀

4、彌補三維信息。同時，為了不給傳統(tǒng)制作流程增加額外的樣本收集成本，提出了基于主幀樣例學習的方法來自動建立關鍵幀對應關系。之后，針對不同視點下的關鍵幀插值問題，提出基于四個視點的View-morphing方法，在保持手繪風格的前提下，自動生成具有正確的視點變化效果的中間幀。
　　3.提出了基于實例推理的風格化繪制方法。繪制風格的多樣性一直是風格化繪制的一個難題。為了從盡可能少的樣例中學習到畫家的獨特繪制風格，借鑒了人工智能領域的實例推

5、理技術，提出了一個新的基于樣例的人臉風格化繪制方法。在該方法中，采用生成并評價的機制來預測每一個候選實例的匹配程度，進而獲取最匹配的實例;采用基于樣例學習的參數(shù)估計模型，實現(xiàn)自動實例調(diào)整。該方法能夠?qū)W習多種不同的臉部肖像畫繪制風格。
　　4.提出了二三維結合的人物動畫生成方法。動畫是大眾喜歡的一種藝術表達形式，敦煌壁畫是中華民族最重要的文化遺產(chǎn)之一，所以，以動畫為載體展現(xiàn)敦煌壁畫非常利于吸引大眾的注意力，對這類文化遺產(chǎn)的保護和傳承

6、很有意義。壁畫的動畫化要求在動畫中模仿壁畫的二維手繪風格，雖然使用基于樣例的風格化繪制技術和基于主幀樣例的中間幀生成技術可以模擬藝術家的風格得到二維臉部風格化動畫，但是，目前二維動畫資源和人力都比較稀缺，而三維動畫則不同。同時，二維和三維動畫技術又有各自的優(yōu)勢。所以，提出了一個結合二三維動畫資源的人物動畫生成方法。該方法能夠利用三維動畫資源驅(qū)動二維風格化資源產(chǎn)生運動，在保持二維手繪風格的同時生成動畫。同時，還能允許用戶簡單平滑地控制動畫