[发明专利]基于分层建模及多体驱动的三维人脸动画实现方法

权利要求书

1.基于分层建模及多体驱动的三维人脸动画实现方法，其特征在于需要拍摄人脸自然放松状态、双眼正视前方、头部垂直地面时的正、侧面照片各一张，并对其进行预处理；所拍摄的照片背景需色调单一，以较好地分离人脸图像；所拍摄人脸部需无遮挡，以较好的定位面部特征点坐标；标准人脸柔性体皮肤网络模型——包含额头、面颊、鼻子、嘴唇，是利用人脸造型软件FaceGen产生的，共由1439个顶点、1476个多边形组成的较稠密三维人脸模型；具体操作步骤为：a.三维人脸建模，b.进行多体驱动。

2.根据权利要求1所述的基于分层建模及多体驱动的三维人脸动画实现方法，其特征在于所述步骤a的三维人脸建模采用分层人脸建模方法的具体步骤为：

a-1.对所述人脸照片进行特征点提取，变形标准人脸皮肤模型，获得个性化的人脸皮肤三角网格形变模型，同样地建立柔性体舌头、刚性体下颌骨及牙齿三角形网格形变模型与几何参数非形变模型，得到人脸特征点坐标；

a-2.根据步骤a-1得到的人脸特征点坐标，确定柔性体舌头、刚性体下颌骨及牙齿的几何大小和大致放置位置；

a-3.利用大小两个球体建模刚性体眼球，根据虹膜直径及大小两个球体的几何关系，确定眼球抽象模型；

a-4.将步骤a-1所得到的人脸特征点坐标，组合步骤a-1、a-2、a-3所得到的刚柔性体模型，得到真实感的个性化人脸三维分层模型；

a-5.根据步骤a-1得到的人脸特征点坐标，确定表情肌、咀嚼肌、眼外肌的起止点坐标，建立肌肉模型。

3.根据权利要求2所述的基于分层建模及多体驱动的三维人脸动画实现方法，其特征在于所述步骤b进行多体驱动是所建立的分层人脸模型基础上，利用不同的驱动方法对各刚柔性体部位进行多体驱动，其驱动程序步骤如下：

b-1确定窄线性肌、宽线性肌以及括约肌这三类肌肉的参数大小，利用肌肉收缩组合控制柔性体面部的表情运动；

b-2根据所建三维人脸模型的刚体眼球模型数据，确定眼外肌位置分布，眼球在六条眼外肌的旋转作用力控制下进行三维旋转运动；

b-3通过咀嚼肌控制所建立的下颌骨模型，进而直接控制嘴部的旋转、平移运动，确定嘴部皮肤点在其带动下的非线性关系；

b-4利用体积不变原理，改进Waters二维椭圆口轮匝肌为三维体结构，得到嘴部网格点变化量与口轮匝肌的厚度关系表达式；

b-5模拟唇部运动曲线，联合步骤b-3、b-4，通过参数函数控制唇区特征点的变化。

4.根据权利要求3所述的基于分层建模和多体驱动的三维人脸动画实现方法，其特征在于所述进行多体驱动的方法中，利用渐变网格插值技术，实现人脸表情动画。