自由變形算法研究及其在頭像生成系統(tǒng)中的應用.pdf

1、隨著計算機全面進入3D時代，計算能力的飛速提高和網絡應用的蓬勃發(fā)展，三維人臉建模和動畫已成為計算機圖形學領域的研究熱點。今天，在娛樂產業(yè)、人機交互、多媒體、通訊等領域中三維建模和動畫獲得了越來越廣泛的應用。真實感的三維頭像可以應用于諸如電影特技、虛擬電話會議、互聯(lián)網增值業(yè)務和移動互聯(lián)網增值業(yè)務以及軟件操作界面等相關領域。 在幾何造型和計算動畫領域中，變形技術已經成為一種越來越重要的工具。通過變形技術可以模擬傳統(tǒng)造型和計算機動畫技

2、術難以實現(xiàn)的變形效果，如柔性物體的變形、動物的爬行、人臉部運動、表情動畫等，因此引起了人們的廣泛興趣和重視。 本文研究自由變形算法及其在三維人臉建模和動畫中的應用。眾所周知，二維空間Dirichlet自由變形算法是一種應用非常廣泛的變形算法。和其它算法相比該算法允許用戶根據需要設置控制點，拋棄了對控制框架的拓撲結構的限制，使用更為一般的Sibson局部坐標系(Sibsonlocalcoordinatesystem)，因而該算法更

3、具靈活和通用性。關于Dirichlet自由變形算法的研究，目前主要集中在二維情形，本文將二維空間的Dirichlet自由變形算法推廣到三維空間中，給出了三維空間中的Dirichlet自由變形算法的具體實現(xiàn)。這種推廣遠不是一種簡單的平行推廣!Dirichlet自由變形算法思想的核心在于求控制點的Sibson坐標，也即控制點對物體點的影響值。在二維空間中Sibson局部坐標值是Voronoi單元的面積之比，Voronoi單元是由三角劃分得到

4、的三角形的中垂線相交構成，計算簡單直觀。但推廣到三維空間中，Sibson局部坐標值變?yōu)閂oronoi單元的體積之比，而且Voronoi單元由三角劃分得到的四面體棱的中垂面生成，Voronoi單元由面變成體，直觀性差，計算也變得相當復雜。因而，從二維Dirichlet自由變形算法到三維Dirichlet自由變形算法的推廣具有較強的挑戰(zhàn)性。 本文將文中提出的三維空間的Dirichlet自由變形算法進一步應用到三維人臉建模和動畫中，在