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人脸建模与动画是计算机图形学领域研究的热点和难点,随着计算机动画技术、影视技术、电子游戏、虚拟现实等应用的发展,这一研究领域越来越受到人们的重视。本文对国内外现有人脸建模与动画技术进行了总结,在比较现有人脸建模与动画技术采用的方法基础之上,针对人脸建模、动画驱动的关键技术进行了深入地研究,提出了基于OpenGL的曲面建模方法,并设计实现了人脸建模与表情呈现的实验系统。人脸建模与动画技术的研究始于上个世纪70年代初,目前正日益成为计算机领域研究的热点。这主要是由于众多领域的需求推动和计算机处理能力与数据采集设备的不断进步。许多著名的研究单位都设立了专门的人脸三维建模研究小组。国内这方面的研究起步较晚,虽然实际应用方面仍然很少但理论研究发展迅速。人脸建模和动画研究的关键在于如何使用简单的方法和设备,虚拟出真实的人脸表情。本文是在天津市重点科技攻关项目(04310731R)——“和谐人机交互系统中情感计算的理论与技术”的研究背景下,探索性地提出基于OpenGL的曲面人脸建模模型,并在此模型的基础上设计并实现了三维人脸表情的呈现。本文作者在比较了多种人脸建模方法后,决定运用NURBS曲面对人脸进行建模,并运用微软的OpenGL函数库对人脸模型进行呈现和纹理映射。NURBS曲面建模是近年来人脸建模的热点,它具有建模快速、运行代价低、模型平滑程度高和交互式控制等优点。OpenGL具有渲染速度快、独立于操作系统又独立于硬件的优点。综合这些特点,作者选用此两种技术的结合来实现三维人脸建模和表情呈现。本文作者设计的基于OpenGL的人脸表情曲面建模呈现实验系统主要做了以下工作:(1)在确定曲面建模后直接使用NURBS曲面在3Ds MAX环境中建立模型;(2)在VC++6.0环境下将模型文件呈现出来,并使用OpenGL函数库对其实施纹理贴图;(3)最后通过直接调整曲面控制点方法呈现人脸表情。经过实验,作者提出的建模和动画实现方法取得了良好的效果,为曲面直接建模和控制动画的方法做出了卓有成效的实践。