3d人臉表情控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】根據(jù)本發(fā)明提供的一種3D人臉表情控制方法及系統(tǒng)，包括如下步驟：步驟1：創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型，以人物表情圖片作參考，對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型設(shè)置骨骼，參考人體肌肉結(jié)構(gòu)以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量；步驟2：通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型添加skin蒙皮，以設(shè)定每根骨骼的權(quán)重，其中，骨骼的權(quán)重是指骨骼影響標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的范圍和影響值的大?。徊襟E3：調(diào)整骨骼位置、方向、大小，從而控制標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的表情。本發(fā)明可以輸入任意人頭和任意人體進(jìn)行結(jié)合，對(duì)人臉細(xì)節(jié)的模擬效果好，計(jì)算復(fù)雜度低，操作簡(jiǎn)單，具有良好的普適性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】3D人臉表情控制方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及表情動(dòng)畫(huà)技術(shù)，具體地，涉及3D人臉表情控制方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]表情是人類(lèi)及其他動(dòng)物從身體外觀投射出的情緒指標(biāo)，多數(shù)指面部肌肉及五官形成的狀態(tài)，常見(jiàn)的表情包括憤怒、厭惡、恐懼、高興、悲傷和驚訝等等。人臉通過(guò)面部表情之間的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，拉伸面部皮膚來(lái)做出相應(yīng)表情。人臉表情識(shí)別在人類(lèi)情緒識(shí)別和人機(jī)交互系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
[0003]隨著3D數(shù)據(jù)采集技術(shù)的不斷發(fā)展，3D數(shù)據(jù)的采集速度迅速提升，與傳統(tǒng)的2D數(shù)據(jù)相比，3D數(shù)據(jù)具有更高的分辨率，同時(shí)包含了更多的有用信息，能夠很好的克服2D數(shù)據(jù)在人臉表情識(shí)別中遇到的光照和姿態(tài)影響的問(wèn)題，現(xiàn)有的3D人臉識(shí)別方法大部分利用面部的整體或單純的將面部簡(jiǎn)單劃分為若干個(gè)矩形塊，通過(guò)提取不同的特征向量來(lái)達(dá)到表情識(shí)別的目的。
[0004]然而，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法，沒(méi)有考慮到面部表情產(chǎn)生的深層原因是由于面部肌肉在的運(yùn)動(dòng)，正是由于面部各肌肉的協(xié)同運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了不同的表情，因此，現(xiàn)有的模型變形等表情識(shí)別控制方法準(zhǔn)確率不高，且制作復(fù)雜需要大量的時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種3D人臉表情控制方法及系統(tǒng)，以控制人臉表情動(dòng)畫(huà)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供的一種3D人臉表情控制方法，包括如下步驟:
[0007]步驟1:創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型，以人物表情圖片作參考，對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型設(shè)置骨骼，參考人體肌肉結(jié)構(gòu)以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量；
[0008]步驟2:通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型添加skin蒙皮，以設(shè)定每根骨骼的權(quán)重，其中，骨骼的權(quán)重是指骨骼影響標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的范圍和影響值的大小；
[0009]步驟3:調(diào)整骨骼位置、方向、大小，從而控制標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的表情。
[0010]優(yōu)選地，在步驟I中，采用人臉識(shí)別方式來(lái)通過(guò)人物表情圖片獲得人物的五官位置，從而分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的臉部肌肉塊來(lái)建立骨骼。
[0011]優(yōu)選地，在步驟I中，所述參考人體肌肉結(jié)構(gòu)以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量，具體為:
[0012]根據(jù)臉部五官和可活動(dòng)肌肉來(lái)劃分區(qū)域，然后根據(jù)劃分出的區(qū)域建立相應(yīng)數(shù)量的骨骼。
[0013]優(yōu)選地，在所述步驟2中，所述設(shè)定每根骨骼的權(quán)重，具體為:
[0014]根據(jù)正常人面部肌肉塊的可活動(dòng)區(qū)域，使骨骼大小和可活動(dòng)范圍與肌肉塊的活動(dòng)區(qū)域相匹配；
[0015]單根骨骼影響的范圍是正常人面部活動(dòng)時(shí)同一方向運(yùn)動(dòng)的肌肉塊的可活動(dòng)范圍；
[0016]根據(jù)正常人面部同方向運(yùn)動(dòng)的肌肉運(yùn)動(dòng)范圍的強(qiáng)弱來(lái)設(shè)計(jì)骨骼權(quán)重值的大小。
[0017]優(yōu)選地，在所述步驟3中，骨骼的大小與正常人面部的頭骨大小、肌肉膨脹以及萎縮值相匹配。
[0018]根據(jù)本發(fā)明提供的一種3D人臉表情控制系統(tǒng)，包括如下裝置:
[0019]模型創(chuàng)建裝置:創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型，以人物表情圖片作參考，對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型設(shè)置骨骼，參考人體肌肉結(jié)構(gòu)以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量；
[0020]骨骼設(shè)定裝置:通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型添加skin蒙皮，以設(shè)定每根骨骼的權(quán)重，其中，骨骼的權(quán)重是指骨骼影響標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的范圍和影響值的大??；
[0021 ] 表情控制裝置:調(diào)整骨骼位置、方向、大小，從而控制標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的表情。
[0022]優(yōu)選地，在模型創(chuàng)建裝置中，采用人臉識(shí)別方式來(lái)通過(guò)人物表情圖片獲得人物的五官位置，從而分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的臉部肌肉塊來(lái)建立骨骼。
[0023]優(yōu)選地，在模型創(chuàng)建裝置中，所述參考人體肌肉結(jié)構(gòu)以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量，具體為:
[0024]根據(jù)臉部五官和可活動(dòng)肌肉來(lái)劃分區(qū)域，然后根據(jù)劃分出的區(qū)域建立相應(yīng)數(shù)量的骨骼。
[0025]優(yōu)選地，在所述骨骼設(shè)定裝置中，所述設(shè)定每根骨骼的權(quán)重，具體為:
[0026]根據(jù)正常人面部肌肉塊的可活動(dòng)區(qū)域，使骨骼大小和可活動(dòng)范圍與肌肉塊的活動(dòng)區(qū)域相匹配；
[0027]單根骨骼影響的范圍是正常人面部活動(dòng)時(shí)同一方向運(yùn)動(dòng)的肌肉塊的可活動(dòng)范圍；
[0028]根據(jù)正常人面部同方向運(yùn)動(dòng)的肌肉運(yùn)動(dòng)范圍的強(qiáng)弱來(lái)設(shè)計(jì)骨骼權(quán)重值的大小。
[0029]優(yōu)選地，在所述表情控制裝置中，骨骼的大小與正常人面部的頭骨大小、肌肉膨脹以及萎縮值相匹配。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0031]本發(fā)明可以輸入任意人頭和任意人體進(jìn)行結(jié)合，對(duì)人臉細(xì)節(jié)的模擬效果好，計(jì)算復(fù)雜度低，操作簡(jiǎn)單，具有良好的普適性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0033]圖1為對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭設(shè)置骨骼的示意圖；
[0034]圖2為調(diào)整每根骨骼的權(quán)重的示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):該方法由骨骼控制點(diǎn)與面變形進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。該方法至少包含以下步驟:
[0038]步驟1:在3d軟件中創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型，以一張人物表情圖片作參考(如:微笑，哭臉，驚訝等)，對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型設(shè)置骨骼，以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量，(參考人體肌肉結(jié)構(gòu))如圖1所示。通過(guò)步驟1，本發(fā)明脫離了現(xiàn)有最常用的點(diǎn)動(dòng)畫(huà)表情動(dòng)畫(huà)，使用骨骼動(dòng)畫(huà)可以更加高效率的做出更多的表情動(dòng)畫(huà)，且提高程序效率。其中，所述的以人物表情圖片為參考設(shè)置骨骼，是指通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)來(lái)通過(guò)圖片獲得人物的五官位置，借此來(lái)分別對(duì)臉部肌肉塊來(lái)建立骨骼。所述的以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量，是指根據(jù)臉部五官和可活動(dòng)肌肉來(lái)劃分區(qū)域，建立相應(yīng)數(shù)量的骨骼。
[0039]步驟2:對(duì)人頭模型添加skin蒙皮，調(diào)整每根骨骼的權(quán)重(權(quán)重:每根骨骼影響模型的范圍和影響值的大小)如圖2所示。其中，skin蒙皮是為骨骼設(shè)置權(quán)重值，從而通過(guò)權(quán)重就可以控制骨骼。本發(fā)明通過(guò)步驟2來(lái)根據(jù)骨骼來(lái)劃分人物面部的五官和肌肉，對(duì)于更多的表情制作，可以增加工作效率。其中，骨骼調(diào)整權(quán)重的規(guī)則為:通過(guò)正常人面部肌肉塊的可活動(dòng)區(qū)域，做到骨骼大小和可活動(dòng)范圍與肌肉活動(dòng)范圍相匹配。骨骼影響范圍具體為:單根骨骼影響的范圍是正常人面部活動(dòng)時(shí)同一方向運(yùn)動(dòng)的肌肉塊。骨骼影響值的大小具體為:根據(jù)正常人面部同方向運(yùn)動(dòng)的肌肉運(yùn)動(dòng)范圍的強(qiáng)弱來(lái)設(shè)計(jì)骨骼權(quán)重。
[0040]步驟3:調(diào)整骨骼位置以及方向大小從而控制模型表情。每一個(gè)表情都可以通過(guò)調(diào)整(移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，縮放來(lái)調(diào)整骨骼)骨骼來(lái)得到想要的表情動(dòng)畫(huà)。本發(fā)明通過(guò)步驟3，使得表情動(dòng)畫(huà)量產(chǎn)更加方便，而且一套表情可以適用于不同的面部。其中，骨骼位置的調(diào)整規(guī)則是:通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)來(lái)判斷人物五官位置和肌肉塊的結(jié)構(gòu)。骨骼方向的調(diào)整規(guī)則是:根據(jù)正常人面部肌肉運(yùn)動(dòng)方向。骨骼大小的調(diào)整規(guī)則是:根據(jù)正常人面部的頭骨大小，肌肉膨脹，萎縮值。
[0041]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種3D人臉表情控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型，以人物表情圖片作參考，對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型設(shè)置骨骼，參考人體肌肉結(jié)構(gòu)以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量； 步驟2:通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型添加skin蒙皮，以設(shè)定每根骨骼的權(quán)重，其中，骨骼的權(quán)重是指骨骼影響標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的范圍和影響值的大??； 步驟3:調(diào)整骨骼位置、方向、大小，從而控制標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的表情。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D人臉表情控制方法，其特征在于，在步驟I中，采用人臉識(shí)別方式來(lái)通過(guò)人物表情圖片獲得人物的五官位置，從而分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的臉部肌肉塊來(lái)建立骨骼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D人臉表情控制方法，其特征在于，在步驟I中，所述參考人體肌肉結(jié)構(gòu)以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量，具體為: 根據(jù)臉部五官和可活動(dòng)肌肉來(lái)劃分區(qū)域，然后根據(jù)劃分出的區(qū)域建立相應(yīng)數(shù)量的骨骼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D人臉表情控制方法，其特征在于，在所述步驟2中，所述設(shè)定每根骨骼的權(quán)重，具體為: 根據(jù)正常人面部肌肉塊的可活動(dòng)區(qū)域，使骨骼大小和可活動(dòng)范圍與肌肉塊的活動(dòng)區(qū)域相匹配； 單根骨骼影響的范圍是正常人面部活動(dòng)時(shí)同一方向運(yùn)動(dòng)的肌肉塊的可活動(dòng)范圍； 根據(jù)正常人面部同方向運(yùn)動(dòng)的肌肉運(yùn)動(dòng)范圍的強(qiáng)弱來(lái)設(shè)計(jì)骨骼權(quán)重值的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D人臉表情控制方法，其特征在于，在所述步驟3中，骨骼的大小與正常人面部的頭骨大小、肌肉膨脹以及萎縮值相匹配。
6.一種3D人臉表情控制系統(tǒng)，其特征在于，包括如下裝置: 模型創(chuàng)建裝置:創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型，以人物表情圖片作參考，對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型設(shè)置骨骼，參考人體肌肉結(jié)構(gòu)以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量； 骨骼設(shè)定裝置:通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型添加skin蒙皮，以設(shè)定每根骨骼的權(quán)重，其中，骨骼的權(quán)重是指骨骼影響標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的范圍和影響值的大小； 表情控制裝置:調(diào)整骨骼位置、方向、大小，從而控制標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的表情。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D人臉表情控制系統(tǒng)，其特征在于，在模型創(chuàng)建裝置中，采用人臉識(shí)別方式來(lái)通過(guò)人物表情圖片獲得人物的五官位置，從而分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人頭模型的臉部肌肉塊來(lái)建立骨骼。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D人臉表情控制系統(tǒng)，其特征在于，在模型創(chuàng)建裝置中，所述參考人體肌肉結(jié)構(gòu)以區(qū)域形式設(shè)定骨骼數(shù)量，具體為: 根據(jù)臉部五官和可活動(dòng)肌肉來(lái)劃分區(qū)域，然后根據(jù)劃分出的區(qū)域建立相應(yīng)數(shù)量的骨骼。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D人臉表情控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述骨骼設(shè)定裝置中，所述設(shè)定每根骨骼的權(quán)重，具體為: 根據(jù)正常人面部肌肉塊的可活動(dòng)區(qū)域，使骨骼大小和可活動(dòng)范圍與肌肉塊的活動(dòng)區(qū)域相匹配； 單根骨骼影響的范圍是正常人面部活動(dòng)時(shí)同一方向運(yùn)動(dòng)的肌肉塊的可活動(dòng)范圍； 根據(jù)正常人面部同方向運(yùn)動(dòng)的肌肉運(yùn)動(dòng)范圍的強(qiáng)弱來(lái)設(shè)計(jì)骨骼權(quán)重值的大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D人臉表情控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述表情控制裝置中，骨骼的大小與正常人面部的頭骨大小、肌肉膨脹以及萎縮值相匹配。
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK104268921SQ201410462348
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】徐小明, 徐宇 申請(qǐng)人:上海明穆電子科技有限公司