人脸变形算法的研究

论文摘要

三维模型的形状分析和变形是当前计算机图形学领域的一个研究热点，在娱乐产业、人机交互、多媒体以及通讯等领域都具有广泛的应用。各种三维激光扫描仪的出现，使得三维数据的获取更加方便快捷。然而，通过激光扫描仪获取到的人类脸部的三维模型精确度较高，但往往是局部的片断。如果要将这些脸部模型应用到实际的虚拟现实系统中去，通常需要在脸部模型的基础上重新建立人体模型，这会耗费较多的人力和物力；另一方面，存在数目众多的现成的三维人体模型资源，但由于其脸部线条过于简单，难以达到较好的视觉效果。本文针对这些特点，提出一套解决办法。与一般的网格变形算法相比，该论文在变形质量、视觉效果和时间性能的统一上做了深入的研究。它可以将高分辨率脸部片断的三维模型和现有的简单人体模型进行有机整合，使得脸部模型可以被快速应用到实际的图形系统中去。使人体模型的脸部具有高分辨率面部模型的特征，并且使其具有和精确脸部模型同样的表面细节，从而在质量与时间性能上达到均衡。根据中国古代传统的“三停五眼”理论，使用了基于薄板样条的径向基函数的表面变形算法实现面部变形；使用蝴蝶细分算法来增加网格密度；为了将精确脸部模型的更多面部细节展现出来，还使用了法向量映射等实时图形绘制技术。整个过程需要用户选取脸部模型上的控制点，其余部分自动完成。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.3.1 本文的意义
• 1.3.2 本文的内容
• 1.3.3 本文的结构
• 第二章 数字几何处理的相关工作
• 2.1 综述
• 2.2 三维表面变形的主要方法
• 2.2.1 样条与面片
• 2.2.2 自由变形
• 2.3 三角形网格细分的经典算法
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 线性细分算法
• 2.3.3 Catmull-Clark细分算法
• 第三章 脸部变形
• 3.1 基于薄板样条径向基函数的表面变形
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 控制点的选取
• 3.1.3 实验结果
• 3.2 网格细分
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 实验结果
• 3.3 纹理映射
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 实验过程
• 3.3.3 实验结果
• 3.4 法向量映射
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 实验结果
• 第四章 实验结果
• 4.1 图形效果
• 4.1.1 原始模型数据
• 4.1.2 最终实验结果
• 4.2 实验数据
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献