[发明专利]一种基于交叉映射的面部动画构建方法

权利要求书

1.一种基于交叉映射的面部动画构建方法，其特征在于，包括：

将人脸划分为下颚功能分区和脸颊及前额功能分区；

基于一预先训练的径向基函数(RBF)神经网络构建首帧人脸模板上与一目标人脸模型上的人脸标记点的映射关系，并将所述人脸模板其他帧的表情运动数据映射到具有映射关系的所述目标人脸模型的各所述人脸标记点上，生成各所述人脸标记点对应的表情运动数据；

在所述下颚功能分区和所述脸颊及前额功能分区的结合处设置增强标记点；

根据所述人脸标记点的表情运动数据计算各所述增强标记点的表情运动数据；

结合各所述人脸标记点和各所述增强标记点的表情运动数据，计算所述目标人脸模型上的顶点的表情运动数据；

基于同一时刻所述目标人脸模型上的各所述人脸标记点、各所述增强标记点和各所述顶点的表情运动数据驱动所述目标人脸模型运动，以重构出面部动画。

2.如权利要求1所述的一种基于交叉映射的面部动画构建方法，其特征在于，首帧所述人脸模板与所述目标人脸模型上的所述人脸标记点的映射关系通过下式构建：

上式(1)中，和分别表示首帧的所述人脸模板上和所述目标人脸模型上的第i个所述人脸标记点的位置；

n为所述目标人脸模型上的当前功能分区中的所述人脸标记点的数量；

P为所述人脸标记点从所述人脸模板到所述目标人脸模型的一个固定的仿射变换；

λ_j为所述目标人脸模型上的当前功能分区中的第j个所述人脸标记点的径向基函数权值；

i和j均≤n-1，n为大于2的自然数。

3.如权利要求2所述的一种基于交叉映射的面部动画构建方法，其特征在于，径向基函数通过下式表达：

上式(2)中，x表示所述目标人脸模型上当前的所述人脸标记点的所处位置；

r表示所述目标人脸模型上当前的所述人脸标记点与其最邻近的所述人脸标记点间的距离。

4.如权利要求3所述的一种基于交叉映射的面部动画构建方法，其特征在于，生成所述目标人脸模型上的各所述人脸标记点对应的表情运动数据的方法具体为：

根据公式(1)表达的所述人脸模板上与所述目标人脸模型上的所述人脸标记点的映射关系，求解得到一径向基函数权值矩阵和一仿射变换矩阵，将所述径向基函数权值矩阵和所述仿射变换矩阵进行组合构成(n+3)×3的交叉映射矩阵，所述交叉映射矩阵通过下式(3)表达：

T＝[λ₀,λ₁,…,λ_n-1,P]^T 公式(3)

根据公式(3)表达的所述交叉映射矩阵，利用所述目标人脸模型上的各所述人脸标记点在当前第t帧时刻的表情运动数据构建一系数矩阵A^t，所述系数矩阵A^t的表达形式如下：

然后令为在当前第t帧时刻所述目标人脸模型上的各所述人脸标记点位置矩阵：

M＝A^tT

从所述位置矩阵M中可提取出需要重构的所述人脸标记点在当前第t帧时刻的位置信息作为生成的所述人脸标记点对应的表情运动数据，所述位置信息通过下式计算而得：

M_(i,:)为所述位置矩阵M的第i行向量。

5.如权利要求1所述的一种基于交叉映射的面部动画构建方法，其特征在于，在面部的上下嘴唇的每个嘴唇上设置3个所述增强标记点，在所述下颚功能分区和所述脸颊及前额功能分区的结合部设置8个所述增强标记点。

6.如权利要求5所述的一种基于交叉映射的面部动画构建方法，其特征在于，通过以下公式(4)计算所述增强标记点的表情运动数据：

公式(4)中

τ＝2；

k_i为以当前的所述增强标记点为圆心以搜索半径r_i的球内所有所述人脸标记点的索引集合。