根据二维图像重建三维图形

河南工业大学硕士学位论文

性插值与图像的变形技术结合使用，可以实现丰富多彩的表情变化[33]。虽然插值能够简单快速的产生基本脸部动画，但它无法创建大范围内具有真实感的人脸造型，因而该特性限制了它的应用范围。并且该方法很难组合不同人脸之间的变形。

(2)基于统计的人脸渲染 Thomas Vetter和Volker Blanz基于统计的建模方法提出了利用人脸图像库来建模的方法，使用一张照片就可以得到个性的人脸模型。该方法是首先建立足够大的人脸库，然后把人脸库中的人脸图像进行线性组合来逼近照片中的特定人脸，因而可以得到特定的三维人脸模型，方法的实现是自动完成的，而且对于不同的照片都具有很强的适应性[34]。该方法的优点是最终得到的模型逼真，不需要人工干预，需要的信息量较少，但不足是必须事先建立庞大的人脸库，即使人脸库再大，也不可能包括世界上的所有人脸形态，因此对人脸的模拟在一定程度上起到了限制作用。

(3)纹理操作 纹理被应用于获取具有真实感的人脸图像，它可以在每个象素上反映曲面的光照属性。Oka等人创建了一个完整的真实感人脸表情和动画的动态纹理映射系统，每次调整三维物体的几何结构或观察点时，就会构造一幅新的纹理映射图像用于对象的最佳显示[35]。该算法简捷，运算效率高。在该算法中，从纹理图像到计算机屏幕的映射函数可以用一个线性函数来实现。该线性函数必须足够光滑，通过依赖于视点和几何变化的动态纹理映射，在多个三维人脸曲面间的外插和内插来实现真实感人脸表情

[36]。

(4)图像morphing技术 图像morphing（形状过渡）是指在两个模型或两幅图像之间实现的调整变形。二维图像之间的过渡包括两幅图像对应点之间的淡入淡出和Warping。两者之间的对应关系可以按需要进行手工选取，在对应关系建立后，形状过渡可以实现生动逼真的面部动画。Beier等人把morphing函数定义在包围特征线的影响区域上，然后把手工指定的对应特征线段在两幅图像间完成二维morphing[37]。采用该方法，想要得到良好的效果需要很大的工作量进行手工交互，包括选取合适的对应关系，颜色的调整，Warping和调整淡入淡出参数。在设计动画过程中，由于目标特征不明显，合成真实感的人头运动有一定难度，因此源图像和目标图像的改变会使对应关系的选择变得非常复杂。

(5)面色变化产生表情 脸部动画和表情不仅仅包括人脸外形的变化，而且还包含由于对象情绪变化而导致脸部颜色的改变。该方面的研究工作到目前为止还很少。首个面色变化产生表情的模型是由Kalra等人提出[38]。Kalra等人构造了一个情绪计算模型来模拟脸色变化动画，该模型被定义为时间域上具有两个参数的函数，其中一个参数用来表示面部颜色的改变，另外一个参数用来表示肌肉表情的强度。他们同时定义了最小可觉察的颜色运动，它控制着人脸各个部位的由于血液循环而导致的颜色变化。如果直

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