基于樣例學(xué)習(xí)的風(fēng)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(shù)的風(fēng)格化繪制技術(shù)對于風(fēng)格化動畫、游戲以及文化遺產(chǎn)保護(hù)和傳承都具有非常重要的意義，是一個(gè)非常重要的研究方向。而與風(fēng)格化繪制具有相當(dāng)緊密的聯(lián)系的風(fēng)格化動畫，因?yàn)榘瑫r(shí)間這個(gè)新維度，使其比靜態(tài)的風(fēng)格化繪制技術(shù)有了更強(qiáng)的表現(xiàn)力，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域也是一個(gè)很有價(jià)值的研究領(lǐng)域?；跇永娜四橈L(fēng)格化動畫生成是該領(lǐng)域的重要研究課題之一，是風(fēng)格化人物動畫生成的一個(gè)關(guān)鍵。然而，為了實(shí)現(xiàn)從樣例中學(xué)習(xí)多樣的風(fēng)格并自動生成人臉風(fēng)格化動畫，

2、仍然需要解決許多問題。
　　本文結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的技術(shù)，在繪制和動畫生成兩個(gè)方面，都提出了基于樣例的新方法，以提高用計(jì)算機(jī)技術(shù)制作多種不同的人臉風(fēng)格化動畫時(shí)的制作效率。具體的研究工作如下:
　　1.提出了風(fēng)格化臉部動畫樣例表達(dá)和候選樣例檢索方法。樣例表達(dá)是設(shè)計(jì)基于樣例的方法的基礎(chǔ)。為了模擬風(fēng)格化繪制的藝術(shù)化加工過程，提出應(yīng)該基于成對的照片和風(fēng)格化圖像作為風(fēng)格化繪制的樣例;為了彌補(bǔ)二維關(guān)鍵幀缺乏三維

3、信息而難以在自動生成中間幀時(shí)處理遮擋的問題，提出基于主幀樣例來補(bǔ)充三維信息的方法。候選樣例檢索時(shí)需要設(shè)計(jì)合適的評價(jià)算法來對候選樣例的匹配度進(jìn)行評價(jià)，但不同藝術(shù)家有各自獨(dú)特的評價(jià)方法，因此提出了一個(gè)基于樣例學(xué)習(xí)的匹配度評價(jià)方法。樣例表達(dá)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(shí)施的基礎(chǔ)。
　　2.提出了基于主幀樣例學(xué)習(xí)的中間幀生成方法。中間幀生成的自動化是傳統(tǒng)關(guān)鍵幀動畫技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵問題。解決該問題的一個(gè)核心是為二維關(guān)鍵幀

4、彌補(bǔ)三維信息。同時(shí)，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(xué)習(xí)的方法來自動建立關(guān)鍵幀對應(yīng)關(guān)系。之后，針對不同視點(diǎn)下的關(guān)鍵幀插值問題，提出基于四個(gè)視點(diǎn)的View-morphing方法，在保持手繪風(fēng)格的前提下，自動生成具有正確的視點(diǎn)變化效果的中間幀。
　　3.提出了基于實(shí)例推理的風(fēng)格化繪制方法。繪制風(fēng)格的多樣性一直是風(fēng)格化繪制的一個(gè)難題。為了從盡可能少的樣例中學(xué)習(xí)到畫家的獨(dú)特繪制風(fēng)格，借鑒了人工智能領(lǐng)域的實(shí)例推

5、理技術(shù)，提出了一個(gè)新的基于樣例的人臉風(fēng)格化繪制方法。在該方法中，采用生成并評價(jià)的機(jī)制來預(yù)測每一個(gè)候選實(shí)例的匹配程度，進(jìn)而獲取最匹配的實(shí)例;采用基于樣例學(xué)習(xí)的參數(shù)估計(jì)模型，實(shí)現(xiàn)自動實(shí)例調(diào)整。該方法能夠?qū)W習(xí)多種不同的臉部肖像畫繪制風(fēng)格。
　　4.提出了二三維結(jié)合的人物動畫生成方法。動畫是大眾喜歡的一種藝術(shù)表達(dá)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(hù)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(fēng)格，雖然使用基于樣例的風(fēng)格化繪制技術(shù)和基于主幀樣例的中間幀生成技術(shù)可以模擬藝術(shù)家的風(fēng)格得到二維臉部風(fēng)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(shí)，二維和三維動畫技術(shù)又有各自的優(yōu)勢。所以，提出了一個(gè)結(jié)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(fēng)格化資源產(chǎn)生運(yùn)動，在保持二維手繪風(fēng)格的同時(shí)生成動畫。同時(shí)，還能允許用戶簡單平滑地控制動畫