真实感三维人脸建模及表情动画技术的研究(可复制论文).pdf

西北工业大学硕士学位论文
西北工业大学硕士学位论文




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两北工业大学硕士学位论文绪论
第一章绪论
随着计算机图形学的不断发展,三维制作技术也得到了迅速的发展
并且被广泛的应用到了社会生产的各个领域。如今计算机网络的高速发展
并走进了我们的日常生活,更是为三维技术提供了无限的生存空间。而人
作为社会的主体也进入了这个虚拟的三维空间,电影里铺天盖地的三维动
画已经让人分不清了虚拟与现实的界限,网络游戏中的各种虚拟角色也正
吸引着无数的游戏爱好者。利用虚拟技术还可以重现犯罪现场,成为法庭
上强有力的证据,让犯罪分子难逃法网。最近。虚拟技术的应用又为聋哑
人提供了沟通的桥梁。三维技术把人类的想象力发挥到了极限,正所谓“只
有想不到,没有做不到气
互选题背景
人脸作为个体的门户,是人体上最具表达力的部分,在人类的交流中
占据着举足轻重的地位。通过人脸我们可以鉴别出个人的身份、观察出他
喜怒哀乐的情绪、推断出他的个性、甚至领悟到他的情感状态等。
所以,人们对人脸及其表情的复制和再现一直抱有浓厚的兴趣。早期
常采用的方法包括手工绘画、泥塑、雕刻等,随着科学技术的发展,出现
了照片和电影,但其只限于反映人脸在某个角度的二维信息,无法看到具
有真实感的三维人脸。近年来,随着多媒体表现、表达型绘制、可视化、
虚拟现实等研究的兴起,以及附加了真实生命应用要求的计算、图形和网
络技术的迅速发展,促进了人们通过计算机在人脸造型和表情方面的技术
的成熟。现在不论是二维还是三维人脸,都能更加精确和富有创造性的在
计算机上进行复制和再现。
计算机生成的三维人脸造型和表情动画技术在电影制作、游戏娱乐、
计算机动画、医疗诊断、人机界面、辅助教学、以及刚兴起的虚拟演播等
领域中广泛应用。尽管目前已经取得了一些技术上的突破,但还是不尽人
意,例如需要专门的设备、数据量大、不便于存储、以及在网络上传输等。
如何在不辅之于昂贵的设备,尽可能减少交互的条件下,创建具有真实感
的人脸模型和表情动画,这是研究者们关注的焦点,也是本文研究的重点。
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西北工业大学硕士学位论文绪论
研究意义及应用
计算机在处理图形图象方面的优异性能表现,得到了很多富有想象力
和创造力的人们的重视,从而促进了更加真实的虚拟环境的绘制。为了反
映用户在虚拟世界中的活动,提高用户在其中的沉浸感,就要求虚拟人一
一完全由计算机表示的看起来像真人的图形实体一一越逼真越好,而其首
要问题就是人脸造型和表情动画的创建。
人脸造型和表情最显著的应用是电影、游戏制作等纯娱乐方面。《指
环王》中的讨厌又可怜的咕噜姆、《怪物史莱克》中真诚好心的史莱克、《最
终幻想》中美丽性感的女主角、游戏《鬼武者》中年轻的武者明智左马介
等,无不体现了人脸造型和表情动画技术的魅力。
在计算机动画领域,市场和观众不仅要求虚拟人能够有表情,而且要
求无论是其动作幅度还是动作过程都要与真实人的动作完全一致。这是因
为我们能够感受人脸表情的细微之处我们能够迅速地指出不自然或不可
能的表情而无需精确知道错在何处。
在医疗诊断领域,脸部造型和动画主要用来模拟和预演脸部整形手术
及诊治的过程,在进行手术之前就可大体知道手术结果,大大提高了手术
成功率,同时缓解了病人的矛盾心理。现在,它还为心理学家进行人脸运
动和表情的研究提供了依据,这比以前他们必须使用照片或随意的叫人刺
激肌肉来做研究方便了许多
现在很多用户界面做得越来越人性化,其中就少不了人脸造型和动画
的功劳。人机界面的一个普遍存在的问题就是太专业化,往往要花费很长
的时间来学会使用一个系统。若能给用户提供熟悉的界面,比如人脸及相
关表情,既形象又简洁
作为一种辅助教学的工具,采用计算机虚拟的老师进行教学,一方面
省去老师大量重复性的工作,极大的减少了老师的工作量另一方面,学
生可以抓住上课的主动权,随时随地都可以学习,在激发学生学习兴趣的
同时增强了学习的效果。
最近,自美国、英国、日本相继推出虚拟主持人〔、虚拟偶像之后,
我国电视界也兴起了虚拟主持人的热潮,中央电视台的“伊妹儿”、天津电
视台的‘。言东方”、江苏的“小姐”以及吉林电视台的“等接踵
而至,令观众眼花缭乱。推出虚拟主持人,是新闻界顺应科技的发展、社
会的需求,争占新的传播空间。眼下,上网正热,而且还会继续。不论是
从“适应时代”的高处着眼,还是从赶时髦、换包装的手法出发,都是一种
西北工业大学硕士学位论文绪论
不可回避的需要。据悉,世界上一些电脑专家正致力于“电