[发明专利]人脸动画快速生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种图像处理技术领域的方法，具体是一种人脸动画快速生成方法。

背景技术

计算机人脸动画是一种重要的人机交互方式，被广泛应用于虚拟现实、影视娱乐、辅助教学等领域。三维人脸动画拉近了人与计算机的距离，但三维人脸重建依然是计算机领域的研究难点。丰富的三维信息依赖于复杂的计算，而简单易行的二维人脸动画提供的信息基本能满足人们的视觉需求。参数控制和数据驱动是人脸动画的两大主要实现方法。

经过对现有技术的检索发现，基于数据驱动的方法(如Noh，J.Y.，Neumann，U.(2000)Talking Faces(说话的脸).Proceedings of IEEE International Conference on Multimedia andExpo(II)2000，30July-2August NY，USA，2000，pp 627-630)产生的动画真实感较强，但需要提供包含丰富人脸动画信息的图像库，计算复杂度高且难以更换动画角色，如基于像素的图像形变(Tony Ezzat and Tomaso Poggio，MikeTalk：A Talking Facial Display Based on MorphingVisemes(迈克说话：基于视素融合的人脸动画).Appears in Proceedings of the ComputerAnimation Conference，Philadelphia，Pennsylvania，June，1998)；参数控制方法简单易行，但合成的动画往往人造痕迹明显，如网格人脸动画。文献(Woei-Luen Perng；Yungkang Wu；MingOuhyoung，Image Talk：a real time synthetic talking head using one single image with Chinesetext-to-speech capability(图像说话：具有中文文本语音转换功能的基于单幅图像的说话头像实时合成方法)，Sixth Pacific Conference on Computer Graphics and Applications，1998，P140-148)中的网格人脸动画，使用一个自定义的较稠密二维网格模型来表示人脸，通过人脸动画参数驱动结点以实现动画。

以上方法中的网格模型都是针对特定人脸生成的较稠密网格模型，网格模型与人脸的准确匹配需要大量的手工交互操作。同时，控制稠密网格模型生成人脸动画的复杂度较高。因此其实时性及逼真度都不够。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种人脸动画快速生成方法，能快速实现动画角色的更换，生成生动、自然的人脸动画。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明首先使用改进的主动形状模型算法检测出原始人脸图片中用于网格模型人脸匹配的若干个特征点的坐标；然后根据特征点信息完成网格模型与照片人脸的快速匹配，并对匹配后的网格模型的嘴区域进行细化处理，最后用人脸动画参数描述人脸基本口型及表情变化并以此参数流驱动网格模型，同时用基于薄板样条插值的网格形变方法变形细化后的网格模型生成动画。

所述的使用改进的主动形状模型算法检测出原始人脸图片中用于网格模型人脸匹配的若干个特征点的坐标是指：首先使用适应性机器学习人脸检测(Adaboost)方法检测原始人脸图片中人脸定位瞳孔中心的位置，并用瞳孔中心的位置初始化主动形状模型(ASM)，通过匹配迭代检测出眼眉、眼睛、鼻子、嘴和人脸外轮廓边界上的点；然后使用基于肤色模型的嘴唇检测方法检测嘴唇的外轮廓线，并用此检测结果替换ASM模板检测中的结果：先将原始人脸图片进行色彩空间转换并进行二值化处理，并搜索出嘴唇外轮廓上的特征点的坐标。

所述的色彩空间转换是指：

C＝0.2R-0.6G+0.4B                                      (1)

通过上式将输入图像转换成能区分嘴唇区域和肤色区域的灰度图像，并通过式(2)、(3)定义的变换来突出嘴唇区域，以准确提取特征点：