直接点操作的人脸变形与动画

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2007,43(23) Computer Engineering and Applications !"#$%&’( !产毋、研发、测试! 1 前言计算机人脸动画和表情编辑是计算机图形学和人脸动画艺术的结合,也是计算机图形学的研究热点。它在影视动画、游戏娱乐、医学仿真、虚拟视景中都有重要的实际应用需求。但人脸部动画和表情产生机理的复杂性使得该项工作具有e定的难度。　自 1972 年 Parke 开创了这个领域以后,很多新的方法和技术不断被提出并进行研究。关键帧方法是最早由 Parke[1]提出并使用的,由于所需的关键帧脸部形态的有限性,所以不能实现丰富的面部表情,同时也不能实现脸部表情的直接控制。 Ekman & Friesen[2]提出了脸部运动编码系统,通过分解产生面部表情的控制肌肉为单个控制单元,复杂表情和面部动画可以分解为编码去独立操作对应的肌肉,但无法生成皱纹e类的细节效果。 Platt[3]和 Water[4]建立了基于质点&弹簧模型的肌肉的运动单元, 继而建立了皮肤, 脂肪,肌肉三层的人脸运动模型,不同的组织层赋予不同的弹性常数,该模型被广泛的应用于人脸动画和表情编辑。　但计算量较大,建模过程复杂。 Koch[5]使用有限元素法 (FEM)解决了质点!弹簧的运动单元不连续问题,可以实现脸部的动画变形,但同样由于计算量太大而不能实时模拟,细节的变形也不理想。随着第四代媒体的出现,由网格表示的三维空间物体成为了可能。　直接基于网格的变形和编辑技术(FFD)也得到重视和发展。　直接控制变形 (DFFD),有理自由变形 (RFFD),基于 NURBS 的自由变形虽然逐步加强了控制点对形状的操控能力,但都需要反求控制点,并调整相关的变形权因子。表情驱动 (Express Driven)[6]通过选择表情标志点,使源模型和目标模型的标志点的运动向量建立对应关系,在不同的拓扑结构脸上产生动画表情。　与此类似的 Morphing 技术通过确定目标和源模型标志点之间的映射关系,来生成预期的变形效果。本文提出直接基于点操作的人脸自由变形,与上述方法相比,可以对由网格表示的人脸直观得到变形结果,操作过程简单、高效,可操控性强。直接点操作的人脸变形与动画 )*+ 1，2，,-. 3，/01 1 ZHAO WenNbin1，2，ZHENG GuangNping3，ZHANG YanNning1 1.西北工业大学计算机学院陕西省图形图像重点实验室,西安 710072 2.西北工业大学生物医学工程系,西安 710072

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