黄晓瑜

摘  要： 针对现有人脸卡通动画设计系统实现复杂度高、图像还原不精确的问题，文中设计基于弹性形变原理的人脸卡通动画系统。利用Candide?3建模平台对采集到的原始人脸图像进行建模，并根据提取到的人脸特征进行匹配，以获取相应的器官模型。在该模型的基础上，基于弹性形变原理实现人脸卡通图像的生成以及表情的变化。测试和实现结果表明，文中所设计的系统利用OpenGL平台对人脸图像进行图像渲染，生成具有高还原度的人脸卡通动画，且系统对硬件要求较低，适用于大多数应用场景。

关键词： 人脸卡通动画系统; 弹性形变; 人脸图像建模; Candide?3建模平台; 特征匹配; 系统测试

中图分类号： TN911.73?34                          文献标识码： A                     文章编号： 1004?373X（2020）08?0128?04

Design of face cartoon animation system based on elastic deformation principle

HUANG Xiaoyu

（College of Information Science and Technology， Guilin University of Electronic Technology， Guilin 541004， China）

Abstract： A face cartoon animation system based on elastic deformation principle is designed to solve the problem of high complexity and image restoration that the existing face cartoon animation design system cannot deal with. In the designed system， the candide?3 modeling platform is used to modeling the acquired original face images， and match the extracted face features， so as to obtain the corresponding organ modelsing. The generation and expression changes of face cartoon image are realized based on this model and the principle of elastic deformation. The testing and implementation results show that the proposed system renders face images by the OpenGL platform， and generates face cartoon animation with high degree of reduction. The system has low hardware requirements and is suitable for most application scenarios.

Keywords： face cartoon animation system; elastic deformation; facial image modeling; Candide?3 modeling platform; feature matching; system test

0  引  言

人脸卡通动画技术在虚拟现实技术、刑事案件追踪、医学辅助治疗等方面均具有重要的意义[1?2]，因此近年来得到了广泛的应用。人脸卡通动画技术主要涉及两方面，即人脸建模和模拟人脸动画。人脸建模要考虑人脸各个器官的形状和搭配，而模拟人脸动画更要结合人脸的动作表情，难度较大。因此，成为研究的热点[3?4]。

在现有的人脸建模研究成果中，基于几何建模和图像处理的方法得到了广泛的研究。基于几何建模的方法主要是为了对人脸进行建模[5?6]。利用参数化的人脸建模方法，可以实现人脸的二维以及三维建模处理，常用的人脸建模模型主要是Candide人脸模型[7]。在人脸建模的基础上，可以集合线性形变方法实现人脸表情的变换，从而获得更为精确的人脸模型[8]。……