[发明专利]一种基于交叉映射的面部动画构建方法

说明书

本发明公开了一种基于交叉映射的面部动画构建方法，包括：将人脸划分为下颚功能分区和脸颊及前额功能分区；基于径向基函数(RBF)神经网络构建首帧人脸模板与一目标人脸模型上的人脸标记点的映射关系，并将人脸模板其他帧的表情运动数据映射到具有映射关系的目标人脸模型的各人脸标记点上，生成各人脸标记点对应的表情运动数据。本发明通过合理设置目标人脸模型的功能分区，并基于功能分区通过RBF神经网络构建人脸模板和目标人脸模型的人脸标记点的映射关系，并将人脸模板的表情运动数据交叉映射到目标人脸模型上，有效保证了动画的真实度。

技术领域

本发明涉及面部动画仿真技术领域，具体涉及一种基于交叉映射的面部动画构建方法。

背景技术

在人脸表情动画仿真过程中，如何使用单个演员的表情数据驱动不同人脸模型，是当前人脸仿真领域研究的一个重要课题。在运动捕捉领域，对不同人脸表情运动数据进行映射配准，以保证同一演员的运动捕捉数据能够驱动其他人脸模型，这样的技术被称为交叉映射或运动配准。例如在《金刚狼》、《指环王》等电影中，如金刚、咕噜等面部结构怪异的角色的模型动画都是这类技术生成。但现有的表情动画制作过程中，动画的逼真效果往往需要较大的人工干预作为代价，动画制作效率低下，并且难以保证动画的真实性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于交叉映射的面部动画构建方法，以解决上述技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于交叉映射的面部动画构建方法，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。

作为本发明的一种优选方案，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；

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。

作为本发明的一种优选方案，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。

作为本发明的一种优选方案，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：