人物面部表情动画系统（opengl）

研究背景和意义 　人脸动画是指通过计算机合成的人脸表情运动。人脸动画是计算机动画、人机交互和计算机视觉等学科研究的重要研究课题，为人们的交流、文化和娱乐带来极大的便利和乐趣。无论是电影电视、虚拟教学还是网络会议，抑或是视频游戏，人脸动画技术都被应用其中，成为不可或缺的组成部分。针对人脸动画的研究也是方兴未艾，它涉及到人体生理学、心理学、艺术、计算机图形学和视觉等等多个学科。在此领域，无数的研究者奉献了自己的心力，为我们带来更好更有表现力的动画技术。当前人们对人脸动画的需求，己经从简单的动画本身，发展到能够表现出人脸丰富表情变化，能够渲染出各种艺术风格的人脸动画，同时，人脸动画技术和语音、文字等驱动形式相结合，大大拓宽了它的应用领域。 人脸动画的应用领域和前景非常广泛。Pandzic等人通过对190人的实验调查证明,人脸配合运动能够帮助用户理解噪声环境下的讲话内容,使用户更加集中注意力,使服务对用户更具有吸引力,并且能够有助于用户接受更长的等待时间。让用户面对提供人脸动画的服务以及面对不提供人脸动画的相同服务,对比的效果相当明显。动画的人脸能够给计算机带来人性化和亲和力,给计算机提供的交互界面营造友好和谐的氛围,并且在聋哑人辅助教学系统中的作用尤其重要。人脸动画技术还具有很大的商业潜力,对于电子商务、顾客关系维护管( customer relation management, CRM)等都具有很大的促进作用,增强商家与用户之间的沟通与理解。同时人脸动画还被应用于虚拟现实、虚拟主持人、电视制作、游戏娱乐等很多领域。尽管目前人脸动画的表情自动生成技术还受到各种限制,但已经有一些公司开始将其产业化。中央电视台第六套电影频道节目中也采用虚拟主持人来给观众介绍节目内容;RedTed公司开发出一种三维人脸模型,可用文本、语音甚至音乐进行控制; Sylvie公司推出了Verbot ( verbally enhanced soft2ware robot) ,这一人脸模型能够实现三维空间的智能人物与人的交流。 人脸动画越来越多地应用于面向以计算机为媒介的人际交流( computermediated communication, CMC) 。其作用是扮演代表远方合作者的视觉窗口或替身的角色,以方便人们通过网络进行远程交流沟通。特别是使人们能够在低网络带宽或在很低的传输码流条件下,通过计算设备(包括台式机、笔记本以及手机、PDA等各种移动设备)在人与人之间方便地进行交流和合作。其中包括虚拟视频会议和可视电话、远程教学等。在视频会议和可视电话中的人脸动画技术,使得人们可以在低带宽网络条件下也能够远程地进行相对流畅的面对面交流,拉近了人与人之间的距离。通过人脸动画,人们一方面可以通过电脑替身表达自己的思想和情绪,及时提供和反馈信息,使他人感觉到有意义的沟通过程;另一方面又能够根据自己的意愿隐藏自己当前交流的真实所处环境,保护个人隐私。 1.2研究现状 早在1972年, Parke首创了人脸动画系统。通过测绘技术建立网格模型,对不同的表情进行插值,向人们初步呈现了人脸动画的魅力。在人际交流中,人脸是人类情感表达和交流最重要、最直接的载体之一。1989年,心理学家的研究表明,物理世界中的人与人之间的直接交流主要有文本传递、语音传递(听觉)和表情体态传递(视觉)三种模式。由此,心理学家提出一个公式:情感表达= 7%文本+ 39%语音+ 54%表情动作。可见,人的交流不仅是多模态的,而且非语言模式占有重要地位。现在人脸动画研究主要分为两大类：一类是表情动画研究，另一类是语音驱动的人脸动画．这二者共同之处在于二者都需人脸产生运动，不同之处在于语音动画需要考虑语音和口型的关系，而表情动画主要考虑若干种典型表情的产生以及利用已有表情产生中间过渡表情。本文主要研究表情动画，表情动画有着十分广泛的应用背景，如电影和广告中的人物动画、计算机游戏、视频会议、虚拟主持人、人脸外科手术仿真等等。 国外比较著名的研究机构有瑞士日内瓦大学的MIRALab 实验室、MIT 媒体实验室、多伦多大学的Terzopoulos 研究小组、微软研究院、USC 的图形组等．国内的研究起步较晚，但发展较快．目前，国内从事人脸建模和动画的单位有浙江大学、中国科技大学、中科院计算所和中科院自动化所等．国内的研究刚刚起步，离实际应用还有一定的距离。 1.3本文章节安排 本文共分为五章，现将各章任务安排如下： 第一章 ??讨论课题的研究背景、意义和研究现状 第二章 ??简单介绍开发工具和平台 第三章 ??人脸动画方法的研究 第四章 ??系统的设计与实现 第五章 ??软件性能测试与分析