根据二维图像重建三维图形

河南工业大学硕士学位论文

方法的另一个局限是如果用两个跟同一个顶点相关的参数去调整模型的话，无法用一个合理的方案来解决问题。所以当多个参数之间有相互冲突时，往往会导致不自然的表情

[18]。

(2)向量肌肉方法 向量肌肉方法是在形变变量可以波及到的范围内，用模拟肌肉运动的方式来改变面部形状，从而达到模型形变的目的。Waters最早提出一个非常成功的用多边形的几何方法来表示的肌肉模型，其基本思想是利用不同的力学约束来作用于不同的网格顶点，以此来描绘面部肌肉的变化，而不同的肌肉都有各自不同的作用范围，每条肌肉对人脸不同的部位都有一定的影响区域，从而引起模型变形以实现人脸动画[19]。通过肌肉控制来实现模型的参数化调整，但这些参数只是一种抽象的表示方法。模型的网格顶点变换是通过顶点上的肌肉模型来控制完成的，而在变换过程中模型面部的几何拓扑结构没有发生变化[20]。

(3)样条伪肌肉方法 阿尔伯特多边形人脸模型被广泛应用在很多领域，然而它无法详细刻画人脸的柔韧性和光滑性，难以在任意区域内平滑地变形具有固定拓扑结构的人脸多边形模型。如果不细分的话，平坦区域的顶点就不能变换成曲面，为了确保光滑性和形变的灵活性，可以用曲面来构建一个完善的人脸模型。利用样条肌肉模型可以据此达到建模的目的。样条往往具有连续性，所以可以据此特性在模型上进行局部变换，而且利用小组控制点来控制仿射变换，因而大大简化了算法的复杂性[21]。

(4)多层弹性网格方法 一个多层弹性网格是为了达到更可靠地模拟人脸物理行为的目的而将一个质点弹簧结构拓展为三个紧密相连的网格层。Wu提出了一个能在保持视觉真实性的基础上减少计算时间的简化网格系统[22]。Lee等人根据Waters和Terzopoulos早期的研究成果构建了一个基于物理的皮肤和肌肉层的综合模型[23]。人脸模型通常是由三个分量构成，一个最里层的不可穿透的头盖骨结构，皮肤下的肌肉层和具有非线性变形属性的生物组织层。该综合体造型用三棱柱体元素来实现,它分为表皮、筋膜和颅骨曲面，影响肌肉拉力的弹簧元素连接筋膜和头盖骨层，皮肤的弹性是由连接表皮和筋膜的弹簧元素模拟。该模型极其逼真，但一张特定的人脸的构建需要很大的计算量和很大的调节工作[24]。

(5)人类学方法 在构造特定的人脸模型时，立体图像和激光扫描被用于获取全视角纹理和几何细节。但这些方法也有缺陷，立体图像或扫描数据经常由于被遮挡而遗漏区域，错误的数据和噪声必须通过手工才能校正。并且由于现在还没有完全有效的对应点自动匹配方法，如果在得到的数据上特征点信息比较隐蔽，就需要人工干预调节[25]。Kuo等人根据人类学的基本定义构建了一个由正面二维人脸图像估计出侧面图像的信息，从而得到特定人脸模型的方法[26]。该算法首先需要构建一个包含测试人脸参数数据

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