人脸是人类相互表达情感的重要部分。在计算机虚拟世界中,虚拟人脸是虚拟人表情达意的载体。人脸的造型和表情动画作为虚拟现实技术和计算机图形学中的一个分支已有30多年历史了,随着影视技术、游戏娱乐、虚拟环境、远程通信、辅助医疗、刑事鉴别等方面应用的日益广泛,这一研究领域越来越受到人们的关注。顺应这样的时代潮流,论文对真实感人脸的三维建模技术及表情动画技术进行了一些探讨和研究。 人脸合成技术主要分为人脸建模和人脸动画两个分支,人脸建模和动画的挑战在于:由于人脸生理结构十分复杂,并且人们对人脸的外观十分熟悉和敏感,所以要合成出具有真实感的人脸—包括人脸几何外形和纹理外观的变化就很困难。另外,如何高效的表示和组织已有的人脸表情数据,使之通用于不同的人脸模型,也是研究课题之一。最后,提高系统自动性,减少用户手工工作,也是人脸动画技术追求的目标。本论文的主要工作体现于以下两个方面: 1.在人脸建模方面,本文提出了一种新的人脸模型特定化方法;先用三维激光扫描仪获取一个特定人的人脸的几何数据(扫描点云);然后构造一个863点的三维人脸基本网格,用改进了Hoppe的优化指标来使它不断地迭代逼近扫描点云;本方法利用极少的人工交互,生成能很好地表征生理特征的三维人脸模型。最后使用纹理映射的方法将纹理图像贴在人脸模型上,经过渲染可以得到具有真实感的特定化人脸模型。 2.在人脸表情动画方面,本文提出了一种新的三维人脸物理模型。本文的人脸模型是一个基于解剖学的多层次网格结构:一个改进的物理弹簧模型模拟人脸皮肤组织;一系列不同类型的人脸肌肉元;以及下层的骨骼结构。从而更精确的模拟出人脸表情动画。