[发明专利]3D人脸表情控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及表情动画技术，具体地，涉及3D人脸表情控制方法及系统。

背景技术

表情是人类及其他动物从身体外观投射出的情绪指标，多数指面部肌肉及五官形成的状态，常见的表情包括愤怒、厌恶、恐惧、高兴、悲伤和惊讶等等。人脸通过面部表情之间的协同运动，拉伸面部皮肤来做出相应表情。人脸表情识别在人类情绪识别和人机交互系统中发挥着越来越重要的作用。

随着3D数据采集技术的不断发展，3D数据的采集速度迅速提升，与传统的2D数据相比，3D数据具有更高的分辨率，同时包含了更多的有用信息，能够很好的克服2D数据在人脸表情识别中遇到的光照和姿态影响的问题，现有的3D人脸识别方法大部分利用面部的整体或单纯的将面部简单划分为若干个矩形块，通过提取不同的特征向量来达到表情识别的目的。

然而，采用现有技术的方法，没有考虑到面部表情产生的深层原因是由于面部肌肉在的运动，正是由于面部各肌肉的协同运动产生了不同的表情，因此，现有的模型变形等表情识别控制方法准确率不高，且制作复杂需要大量的时间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种3D人脸表情控制方法及系统，以控制人脸表情动画。

根据本发明提供的一种3D人脸表情控制方法，包括如下步骤：

步骤1：创建一个标准人头模型，以人物表情图片作参考，对这个标准人头模型设置骨骼，参考人体肌肉结构以区域形式设定骨骼数量；

步骤2：通过对标准人头模型添加skin蒙皮，以设定每根骨骼的权重，其中，骨骼的权重是指骨骼影响标准人头模型的范围和影响值的大小；

步骤3：调整骨骼位置、方向、大小，从而控制标准人头模型的表情。

优选地，在步骤1中，采用人脸识别方式来通过人物表情图片获得人物的五官位置，从而分别对标准人头模型的脸部肌肉块来建立骨骼。

优选地，在步骤1中，所述参考人体肌肉结构以区域形式设定骨骼数量，具体为：

根据脸部五官和可活动肌肉来划分区域，然后根据划分出的区域建立相应数量的骨骼。

优选地，在所述步骤2中，所述设定每根骨骼的权重，具体为：

根据正常人面部肌肉块的可活动区域，使骨骼大小和可活动范围与肌肉块的活动区域相匹配；

单根骨骼影响的范围是正常人面部活动时同一方向运动的肌肉块的可活动范围；

根据正常人面部同方向运动的肌肉运动范围的强弱来设计骨骼权重值的大小。

优选地，在所述步骤3中，骨骼的大小与正常人面部的头骨大小、肌肉膨胀以及萎缩值相匹配。

根据本发明提供的一种3D人脸表情控制系统，包括如下装置：

模型创建装置：创建一个标准人头模型，以人物表情图片作参考，对这个标准人头模型设置骨骼，参考人体肌肉结构以区域形式设定骨骼数量；

骨骼设定装置：通过对标准人头模型添加skin蒙皮，以设定每根骨骼的权重，其中，骨骼的权重是指骨骼影响标准人头模型的范围和影响值的大小；

表情控制装置：调整骨骼位置、方向、大小，从而控制标准人头模型的表情。

优选地，在模型创建装置中，采用人脸识别方式来通过人物表情图片获得人物的五官位置，从而分别对标准人头模型的脸部肌肉块来建立骨骼。

优选地，在模型创建装置中，所述参考人体肌肉结构以区域形式设定骨骼数量，具体为：

根据脸部五官和可活动肌肉来划分区域，然后根据划分出的区域建立相应数量的骨骼。

优选地，在所述骨骼设定装置中，所述设定每根骨骼的权重，具体为：

根据正常人面部肌肉块的可活动区域，使骨骼大小和可活动范围与肌肉块的活动区域相匹配；

单根骨骼影响的范围是正常人面部活动时同一方向运动的肌肉块的可活动范围；

根据正常人面部同方向运动的肌肉运动范围的强弱来设计骨骼权重值的大小。

优选地，在所述表情控制装置中，骨骼的大小与正常人面部的头骨大小、肌肉膨胀以及萎缩值相匹配。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明可以输入任意人头和任意人体进行结合，对人脸细节的模拟效果好，计算复杂度低，操作简单，具有良好的普适性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为对标准人头设置骨骼的示意图；

图2为调整每根骨骼的权重的示意图；

图3为本发明的方法流程图。