（通信与信息系统专业论文）基于mpeg4的人脸建模和动画实现研究.pdf

摘要 真实感三维人脸动画技术作为一种重要的人机交互方式，可以应用于人性化 人机交互、虚拟主持人、网络会议、可视电话、远程教学、远程医疗诊断、电影 制作、游戏娱乐等诸多领域。基于m p e g - 4 的人脸动画系统具有动画数据通用 性强、动画数据量小、运算复杂度低等优点，拥有适合于网络实时动画的架构， 因此得到了快速发展。 三维人脸动画的主要研究内容包括人脸建模和人脸动画控制两个方面。本文 的研究目标是探讨基于m p e g - 4 的人脸动画标准的人脸建模及动画控制的实现。 本文详细介绍了构造该系统所涉及的特征提取、特定人脸建模、表情动画等方面 的技术以及m p e g - 4 人脸模型规范标准的基本内容。利用基于色彩信息的s n a k e 技术和可变三维人脸模板，获取人脸特征定位信息，映射到一种基于m p e g - 4 标准改进的c a n d i d e 3 参数化人脸模型，完成特定人脸模型建模。在基于 m p e g 4 的人脸动画系统中，人脸动画定义表的作用是指导动画系统如何在得到 人脸运动参数后，变形特定人脸模型，以产生预期的动画效果，是实现基于 m p e g - 4 的人脸动画系统实现的关键所在。本文采用m p e g - 4 人脸动画定义表的 基本思想，结合v c + 6 0 和o p e n g l 技术，给出了一个人脸动画实现的系统，验 证了相关算法的可行性，并提出了进一步的研究方向。 关键词：m p e g - 4 ，人脸特征定位，人脸建模，人脸动画，人脸动画定义表，任 意拓扑结构人脸模型。 a b s t r a c t t h r e e - 8 7 x 且 8 4 x 且 x o ，z 2 站 2 万+ 蝴等z oz “z ) 一l x ，嘱o 五z ， ( 4 - 2 7 ) 边界为：t l = y , i i y = o ，u = y - l - y = h ，v = o ，x k 0 ，v = 2 ，r ，x ，_ 胃。 为了全面提取照片上的信息，定义某点p 的纹理值为该点对应于正侧面投影 上的纹理值颜色信息的加权平均。设p 在正面投影上对应点的纹理值为i ，在侧 面投影上对应点的纹理值为i 。，则该点的纹理值i 为： i = i d f + ( 1 一k ) x p ( 4 2 8 ) 其中，k 为权因子，当三维点只在正面投影上有对应点时，k 取1 ；当三维点只 在侧面投影上有对应点时，k 取o ；当三维点既在正面投影上有对应点，又在侧面 投影上有对应点时，需要取一个合适的k 值。由于正面投影垂直于z 轴，设三维模 型上一面元的面积为s ，该面元的法向量为n ( n 。，n 7 ，n z ) ，则该面元在正面投影上 的面积s 可由下式求得： s f = l n z i s ( 4 2 9 ) 同理，可得s ，= i n 。| s 。则k 可以取值为： b 矗= 揣 综上所述，可得到每点p 的纹理权因子k 取值为： k =0 i n z i l n ：l + i n 。i 当p 点只在正面图像上有投影 当p 点只在侧面图像上有投影( 4 - 3d 当p 点在正侧面图像上都有投影 4 7 44 4 实验结果与分析 本文设计了相关实验以验证利用纹理贴图技术构建特定三维人脸证确性与 可行性。系统采用3 d s 文件构造人脸模型结构，利用v c + + 6o 实现3 d s 文件的导入 对给定的人脸二维图像进行全局或局部变换，实现贴图功能，最终实现合成特定 人脸模型的功能。 测试用二维图片如图48 ( a ) 所示，手工标准特征点图如图4 8 ( b ) 所示。 勇q 勇q k ob 例48 ( a ) 测试川_ 二维幽 史验结果如图4 - 9 所示： 削4 9利h j 纹理技术实现的特定二维人脸模型合成效果 系统程序使片j 到的主要蛹数及其实现的功能有： m p o r t 3 d s f il e ( )导入3 d s 模型文件 s i z e o p e n g l s c r e e n