專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種復(fù)雜表情仿真系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)仿真的方法和系統(tǒng)，特別是一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成復(fù)雜的仿真人臉表情的方法，以及依照這種方法建立的復(fù)雜表情仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：人臉表情是人類(lèi)非語(yǔ)言信息傳遞的一個(gè)重要途徑，也是人類(lèi)情感交互的一個(gè)重要方面。如果計(jì)算機(jī)能利用軟件或硬件系統(tǒng)通過(guò)表情表達(dá)的方式與人類(lèi)進(jìn)行交互，那么就會(huì)顯得更加的人性化，更符合人們的審美要求。能簡(jiǎn)單的進(jìn)行控制，生成各種復(fù)雜表情的系統(tǒng)將有著無(wú)比的應(yīng)用前景，它可以用于許多的研究領(lǐng)域以及應(yīng)用領(lǐng)域，如情感計(jì)算、人機(jī)交互(包括計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、智能機(jī)器人)等研究領(lǐng)域，教育、醫(yī)療、娛樂(lè)、通信等應(yīng)用領(lǐng)域。目前比較成型的人臉表情仿真生成方法有臉部運(yùn)動(dòng)編碼系統(tǒng)(FACS)以及MPEG-4的臉部定義參數(shù)(FDP)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)(FAP)組合。在1978年，Ekman和Friesen研究了6種基本表情(即高興、悲傷、驚訝、恐懼、憤怒和厭惡)，系統(tǒng)地建立了含有上千幅不同的人臉表情的圖象庫(kù)，并開(kāi)發(fā)了面部運(yùn)動(dòng)編碼系統(tǒng)(FacialActionCodingSystem,FACS)來(lái)描述人臉部表情。根據(jù)人臉的解剖學(xué)特點(diǎn)，他們將人臉劃分為大約46個(gè)既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的運(yùn)動(dòng)單元(ActionUnit，AU)，并分析了這些運(yùn)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、每個(gè)單元控制的臉部區(qū)域以及相關(guān)的表情，同時(shí)還給出了大量的照片作為說(shuō)明。FACS是人臉上所有導(dǎo)致面部運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單元的枚舉。在后來(lái)的研究中，由于人自身在多媒體中占據(jù)著十分重要的位置，所以在MPEG-4中對(duì)三維人臉動(dòng)畫(huà)格式定義了一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這是一整套人臉模型化描述方法，包括用于定義人臉模型的面部定義參數(shù)FDP(facialdefineparameters)和一組用于定義人臉面部動(dòng)作的人臉動(dòng)畫(huà)參數(shù)FAP(facialanimationparameter)。FDP共包括了84個(gè)特征點(diǎn)的位置信息來(lái)定義人臉模型，這些點(diǎn)不僅包括外表看得見(jiàn)的人臉特征點(diǎn)，還包括了舌頭、牙齒等口腔內(nèi)器官的特征點(diǎn)。FDP參數(shù)包括特征點(diǎn)坐標(biāo)、紋理坐標(biāo)、網(wǎng)格的標(biāo)度、面部紋理、動(dòng)畫(huà)定義表等臉部的特征參數(shù)。與靜態(tài)的FDP參數(shù)相對(duì)應(yīng)的是動(dòng)態(tài)的FAP參數(shù),它分為10組，分別描述人面部的68種基本運(yùn)動(dòng)和6種基本表情。FAP是一個(gè)完整的臉部基本運(yùn)動(dòng)的集合，每種FAP描述人臉某一塊區(qū)域在某個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)，比如FAP19描述左眼上眼皮的上下運(yùn)動(dòng)，把所有FAP結(jié)合起來(lái)就可以表示人臉復(fù)雜的表情。在仿真表情生成方面，這兩種方法都分別有著成熟的應(yīng)用，但也存在不同的弱點(diǎn)。FACS的主要弱點(diǎn)是人的臉部是一個(gè)柔軟的整體而不是一個(gè)剛體，運(yùn)動(dòng)單元是局部化的空間模板，而局部化的模板無(wú)法組合形成所有的臉部表情，因此在FACS系統(tǒng)中很難表達(dá)精細(xì)的表情。而MPEG-4方法的主要弱點(diǎn)是由于FAP定義來(lái)自于計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的應(yīng)用，定義的是人臉表面的形變，因此比較適合在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域生成仿真表情，但難以擴(kuò)展應(yīng)用到其他領(lǐng)域，如仿人機(jī)器人等。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題提供一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成復(fù)雜的仿真人臉表情的方法，以及依照這種方法而建立的復(fù)雜表情仿真系統(tǒng)，以克服上述幾種人臉表情仿真生成方法的不足。本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種復(fù)雜表情仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)用于生成人臉三維模型的人臉采集模塊，一個(gè)與所述人臉采集模塊相連接，用于分析人臉三維模型，生成表情對(duì)象和控制對(duì)象的控制對(duì)象生成模塊，一個(gè)用于存儲(chǔ)基礎(chǔ)表情參數(shù)的基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，一個(gè)用于存儲(chǔ)組合表情的組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，一個(gè)與所述基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊相連接，根據(jù)組合表情生成組合表情參數(shù)的表情合成模塊，和一個(gè)與所述控制對(duì)象生成模塊和表情合成模塊相連接，負(fù)責(zé)根據(jù)輸入控制參數(shù)，控制各控制對(duì)象生成人臉復(fù)雜仿真表情的表情生成模塊。本發(fā)明所述的基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)各種基礎(chǔ)表情的名稱(chēng)以及控制參數(shù)，控制參數(shù)是通過(guò)對(duì)顯示基礎(chǔ)表情的人臉三維模型的控制參數(shù)的記錄得到。本發(fā)明所述的組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)負(fù)責(zé)表情的名稱(chēng)以及合成復(fù)雜表情的各個(gè)基礎(chǔ)表情的名稱(chēng)及組合參數(shù)。本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成復(fù)雜仿真人臉表情的方法，該方法包括步驟采集人臉的三維模型；生成相關(guān)表情對(duì)象；根據(jù)人臉拓?fù)浜徒馄蕦W(xué)結(jié)構(gòu)，生成控制對(duì)象和約束條件；控制各個(gè)對(duì)象的參數(shù)對(duì)人臉三維模型上點(diǎn)進(jìn)行變換，生成各種基礎(chǔ)的仿真表情；將基礎(chǔ)表情的名稱(chēng)及相應(yīng)控制參數(shù)存入基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)組合基礎(chǔ)表情，形成組合表情，存入組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)應(yīng)用組合規(guī)則，對(duì)組合表情中包含的基礎(chǔ)表情進(jìn)行組合計(jì)算，形成組合表情的控制參數(shù)；根據(jù)組合表情的控制參數(shù)，控制各個(gè)對(duì)象的參數(shù)對(duì)人臉三維模型上點(diǎn)進(jìn)行變換，生成各種組合出來(lái)的復(fù)雜仿真表情。本發(fā)明所述的人臉表情對(duì)象包括臉部表情對(duì)象、嘴部表情對(duì)象、眼部表情對(duì)象和下巴表情對(duì)象。本發(fā)明所述的人臉表情控制對(duì)象包括臉部輻射肌、嘴部輪匝肌、眼皮、眼球和下巴。本發(fā)明所述的自動(dòng)人臉表情仿真系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法從人面部生理結(jié)構(gòu)以及表情生成的生理機(jī)制的角度出發(fā)，采用了基于面向?qū)ο蟮亩嗑S空間模型方法對(duì)人臉表情進(jìn)行了建模，通過(guò)對(duì)模型的控制實(shí)現(xiàn)仿真表情。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)模擬表情的生成過(guò)程，對(duì)臉部表情用面向?qū)ο蟮姆绞竭M(jìn)行表情控制對(duì)象的劃分，用表情控制對(duì)象的控制屬性來(lái)完整描述各種自然表情，節(jié)省了存儲(chǔ)空間，也提高了計(jì)算效率；表情控制對(duì)象與人臉三維模型通過(guò)空間約束條件進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，只需對(duì)表情控制對(duì)象的屬性進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)應(yīng)用表情控制對(duì)象的控制方法，即可實(shí)現(xiàn)仿真表情的生成，簡(jiǎn)化了對(duì)人臉三維模型的操作；通過(guò)每個(gè)對(duì)象的約束條件以及空間約束條件計(jì)算出表情參數(shù)化模型的整體約束條件，從而使得虛擬人臉模型表面的點(diǎn)可以形成聯(lián)動(dòng)的關(guān)系，在根據(jù)表情參數(shù)生成虛擬表情的時(shí)候，不會(huì)出現(xiàn)失真的情況；通過(guò)組合基礎(chǔ)表情，可以生成各種復(fù)雜的表情，尤其解決臉部表情和口型統(tǒng)一表達(dá)的問(wèn)題；由于采用了仿生的原理來(lái)進(jìn)行控制，并且充分從基于面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)控制的角度進(jìn)行考慮，所以本控制方法不僅可以應(yīng)用在計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域，還可以應(yīng)用到硬件控制領(lǐng)域，如用人工肌肉實(shí)現(xiàn)的機(jī)器人頭；本方法形成的表情參數(shù)具有普適性，可以在不同的人臉模型上進(jìn)行應(yīng)用。圖1是本發(fā)明所述的自動(dòng)人臉表情仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明所述的自動(dòng)生成人臉?lè)抡姹砬榈牟僮髁鞒虉D；圖3是本發(fā)明所述的臉部控制對(duì)象分布示意圖；圖4是本發(fā)明所述的嘴部控制對(duì)象分布示意圖；圖5是本發(fā)明所述的眼部控制對(duì)象分布示意圖；圖6是本發(fā)明所述的下巴控制對(duì)象分布示意圖；圖7是用3DSMAX生成的人臉三維模型示意圖；圖8是三維人臉上各個(gè)部分的作用點(diǎn)的示意圖；圖9是左顴大肌的控制范圍示意圖；圖10是對(duì)左顴大肌、左眼皮、下巴實(shí)施單獨(dú)控制的效果圖；圖ll是部分基礎(chǔ)表情的效果圖；圖12是部分組合表情的效果圖。圖1中，l人臉采集模塊，2控制對(duì)象生成模塊，3基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，4組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，5表情合成模塊，6表情生成模塊。圖3中，301左右額肌，302左右外側(cè)額肌，303左右降眉間肌，304左右皺眉肌，305左右提上唇鼻翼肌，306左右提上唇肌，307左右顴小肌，308左右顴大肌，309左右頰肌，310左右降口角肌，311左右降下唇肌。圖8中，801各控制對(duì)象控制的點(diǎn)，802僅下巴和眼皮控制的點(diǎn)。圖10中，IOOI下巴半張開(kāi)，1002下巴全張開(kāi)，1003左顴大肌收縮0.5，1004左顴大肌收縮l.O，1005左眼皮半閉，1006左眼皮全閉。圖ll中，1101悲傷，1102發(fā)音'哦'，1103高興。圖12中，1201悲傷地說(shuō)'哦'，1202高興地說(shuō)'哦'。表1是部^^基礎(chǔ)表情的控制參數(shù)表；表2是部分組合表情的控制參數(shù)表。具體實(shí)施方式通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的自動(dòng)人臉表情仿真系統(tǒng)和方法的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，可以更好地理解本發(fā)明的目的、特性和優(yōu)點(diǎn)。參見(jiàn)圖1描述本發(fā)明的復(fù)雜人臉表情仿真系統(tǒng)。如圖1所示，該自動(dòng)人臉表情仿真系統(tǒng)由一個(gè)用于生成人臉三維模型的人臉采集模塊1，一個(gè)與所述人臉采集模塊1相連接，用于分析人臉三維模型，生成控制對(duì)象的控制對(duì)象生成模塊2，一個(gè)用于存儲(chǔ)基礎(chǔ)表情參數(shù)的基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊3，一個(gè)用于存儲(chǔ)組合表情的組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊4，一個(gè)與所述基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊3和組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊4相連接，根據(jù)組合表情生成組合表情參數(shù)的表情合成模塊5和一個(gè)與所述控制對(duì)象生成模塊2和表情合成模塊5相連接，根據(jù)輸入控制參數(shù)，控制各控制對(duì)象生成人臉復(fù)雜仿真表情的表情生成模塊6組成。人臉采集模塊1可以是三維掃描儀，通過(guò)掃描真實(shí)或模型人頭部建立人臉三維模型，也可以是3DSMAX或者M(jìn)AYA等建模軟件，由設(shè)計(jì)人員手工建立人臉三維模型。控制對(duì)象生成模塊2對(duì)人臉采集模塊1生成的人臉三維模型進(jìn)行分析，定位臉部、嘴部、眼部和下巴等表情對(duì)象，并根據(jù)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)定位臉部輻射肌、嘴部輪匝肌、眼皮、瞳孔和下巴等控制對(duì)象?；A(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊3主要存儲(chǔ)各種基礎(chǔ)表情的名稱(chēng)以及控制參數(shù)。組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊4主要存儲(chǔ)各個(gè)組合表情的名稱(chēng)以及組合成該組合表情的各個(gè)基礎(chǔ)表情的名稱(chēng)及組合參數(shù)。表情合成模塊5根據(jù)組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊4中的組合參數(shù)對(duì)基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊3中存儲(chǔ)的相應(yīng)基礎(chǔ)表情控制參數(shù)進(jìn)行組合，生成組合表情控制參數(shù)。表情生成模塊6根據(jù)表情合成模塊5生成的組合表情控制參數(shù)控制各控制對(duì)象對(duì)人臉三維模型上的點(diǎn)進(jìn)行變換，從而生成相應(yīng)的仿真表情。參見(jiàn)圖2描述本發(fā)明的計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成人臉?lè)抡姹砬榈姆椒?。根?jù)本發(fā)明，當(dāng)需要生成某個(gè)虛擬人臉的仿真表情時(shí)，首先在步驟S1，人臉采集模塊l采集人臉三維模型并傳送給控制對(duì)象生成模塊2;在步驟S2，控制對(duì)象生成模塊2根據(jù)人臉三維模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定位臉部、嘴部、眼部和下巴等控制對(duì)象；在步驟S3,控制對(duì)象生成模塊2根據(jù)解剖學(xué)原理定位臉部輻射肌、嘴部輪匝肌、眼皮、瞳孔和下巴等控制對(duì)象，并生成人臉三維模型上各點(diǎn)與控制對(duì)象的約束關(guān)系并傳送給表情生成模塊6;在步驟S4，表情生成模塊6根據(jù)外來(lái)輸入的參數(shù)控制不同的表情控制對(duì)象，生成各種基礎(chǔ)表情；在步驟S5，將不同的基礎(chǔ)表情的控制參數(shù)保存入基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊3;在步驟S6，選擇基礎(chǔ)表情進(jìn)行組合，并保存進(jìn)入組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊4;在步驟S7，當(dāng)需要生成具體的仿真表情時(shí)，表情合成模塊5從組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊4中取出該組合表情包含的基礎(chǔ)表情，再?gòu)幕A(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊3中取出這些基礎(chǔ)表情所對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)，根據(jù)組合規(guī)則計(jì)算出組合表情的控制參數(shù)；在步驟S8，表情生成模塊6根據(jù)步驟S7中計(jì)算出來(lái)的組合表情的控制參數(shù)，對(duì)人臉三維模型上各點(diǎn)的位置進(jìn)行變換，生成特定的組合仿真表情。參見(jiàn)圖3描述本發(fā)明的臉部控制對(duì)象。根據(jù)解剖學(xué)，人的表情是人臉上臉部、嘴部、眼部和下巴多條肌肉共同作用產(chǎn)生的結(jié)果。人的表情肌有兩類(lèi)，一類(lèi)是線(xiàn)性的輻射肌，另外一類(lèi)是環(huán)狀的輪匝肌。對(duì)于不同的人，人的肌肉數(shù)量是一樣的，分布是一樣的，連接關(guān)系也是一樣的。解剖學(xué)一般認(rèn)為，人臉部表情主要是由22條左右對(duì)稱(chēng)的輻射肌控制的(如圖3所示)，包括左右額肌(frontalmuscle)(301)、左右外側(cè)額肌(Outerfrontalmuscle)(302)、左右降眉間肌(procerusmuslce)(303)、左右鈹眉肌(corrugatorsupercilii)(304)、左右提上唇鼻翼肌(levatorlabiisuperiorisalaequenasi)(305)、左右提上唇肌(levatorlabiisuperiorispropria)(306)、左右顴小肌(zygomaticusminor)(307)、左右顴大肌(zygomaticusmajor)(308)、左右頰肌(buccinator)(309)、左右降口角肌(depressorangulioris)(310)、左右降下唇肌(depressorlabiinferioris)(311)。輻射肌的主要控制參數(shù)是輻射肌的收縮系數(shù)。假設(shè)輻射肌沿著S^S^方向做了強(qiáng)度為AM的收縮，假設(shè)人頭模型上某點(diǎn)P變化為點(diǎn)P，，影響為X-尸'-尸，則有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>人臉三維模型上產(chǎn)生臉部表情區(qū)域的點(diǎn)必然受到一個(gè)或多個(gè)輻射肌對(duì)象的影響，多個(gè)輻射肌對(duì)象的影響可以疊加計(jì)算。參見(jiàn)圖4、圖5和圖6描述本發(fā)明的嘴部、眼部和下巴控制對(duì)象。圖4所示環(huán)狀陰影中的橢圓即為嘴部表情對(duì)象中包含的口輪匝肌對(duì)象。主要控制參數(shù)是口輪匝肌的收縮系數(shù)/?？谳喸鸭∩系哪滁c(diǎn)a"在水平方向的位移^，垂直方向的位移Ay可以根據(jù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>計(jì)算出來(lái)。對(duì)于對(duì)應(yīng)著^"的橢圓內(nèi)部的點(diǎn)Q"，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>對(duì)于對(duì)應(yīng)著《"的橢圓外部的點(diǎn)A"'，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>眼部和下巴的控制相對(duì)簡(jiǎn)單。如圖5所示，眼部控制參數(shù)包括左右眼皮開(kāi)合度、左右瞳孔垂直運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和左右瞳孔水平運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。而下巴的控制參數(shù)包括下巴張合強(qiáng)度和下巴左右運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(如圖6所示)。下面以具體實(shí)例說(shuō)明在虛擬人臉上生成"高興"，"悲傷"，"發(fā)'哦'音"等基礎(chǔ)表情(控制參數(shù)如表1所示)，表1基礎(chǔ)表情控制參數(shù)表基礎(chǔ)表情控制參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>以及"高興的說(shuō)'哦'"和"悲傷的說(shuō)'哦'"等組合表情(控制參數(shù)如表2所示)的具體步驟。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>步驟S1:用建模軟件3DSMAX生成人臉模型，如圖7所示。步驟S2:定位臉部表情、嘴部表情、眼部表情以及下巴表情的控制對(duì)象，明確步驟S1中建立的三維人臉模型上臉部和嘴部表情對(duì)象作用的點(diǎn)、眼部表情對(duì)象作用的眼皮以及眼球的點(diǎn)、下巴表情對(duì)象作用的下巴上的點(diǎn)(如圖8所示)，臉部和嘴部表情對(duì)象的作用點(diǎn)為模型上除眼皮和眼睛之外所有的點(diǎn)，下巴表情對(duì)象的作用點(diǎn)為下巴部分紅色點(diǎn)集，眼部表情作用的眼皮的點(diǎn)為眼睛部分紅色的點(diǎn)，眼睛為獨(dú)立的兩個(gè)球體。步驟S3:構(gòu)建臉部表情對(duì)象中的輻射肌對(duì)象、嘴部表情對(duì)象中的輪匝肌對(duì)象、眼部表情對(duì)象以及下巴表情對(duì)象，并將這些對(duì)象與三維人臉模型上的相應(yīng)作用范圍的點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，以便在控制這些表情對(duì)象的時(shí)候，三維人臉模型上的關(guān)聯(lián)點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形。臉部表情對(duì)象和嘴部表情對(duì)象根據(jù)其控制公式實(shí)時(shí)計(jì)算它們對(duì)應(yīng)的作用點(diǎn)。以臉部表情中左顴大肌(leftzygomaticusmajor)為例，其控制范圍如藍(lán)色錐體范圍所示(見(jiàn)圖9)。眼部表情對(duì)象的控制點(diǎn)為步驟S2中所定位的屬于眼皮的點(diǎn)以及眼球的點(diǎn)。注意，眼皮的點(diǎn)以及眼球的點(diǎn)只由眼球表情對(duì)象控制。下巴表情對(duì)象的控制點(diǎn)為步驟S2中所定位的屬于下巴的點(diǎn)。步驟S4:調(diào)用表情生成模塊，對(duì)每個(gè)表情控制對(duì)象，單獨(dú)輸入?yún)?shù)對(duì)其進(jìn)行控制。圖10為分別對(duì)左顴大肌(leftzygomaticusmajor)、左眼皮、下巴單獨(dú)進(jìn)行控制的效果圖。步驟S5:重復(fù)步驟S4，生成不同的基礎(chǔ)表情，得到各種基礎(chǔ)表情的控制參數(shù)，并保存進(jìn)入基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)?；A(chǔ)表情"高興"，"悲傷"，"發(fā)音'哦'"的控制參數(shù)如表1所示，其對(duì)應(yīng)的效果圖如圖ll所示。步驟S6:組合基礎(chǔ)表情"高興"和"發(fā)音'哦'"形成組合表情"高興的說(shuō)'哦'";組合基礎(chǔ)表情"悲傷"和"發(fā)音'哦'"形成組合表情"悲傷的說(shuō)哦"步驟S7:應(yīng)用組合規(guī)則，計(jì)算"高興的說(shuō)'哦'"和"悲傷的說(shuō)'哦'"的控制參數(shù)。其控制參數(shù)如表2所示。步驟S8:調(diào)用表情生成模塊，傳入組合表情的控制參數(shù)，生成"高興的說(shuō)'哦'"和"悲傷的說(shuō)'哦'"的效果圖(如圖12所示)。以上所描述的僅是本發(fā)明的部分應(yīng)用實(shí)例，而不應(yīng)該被視為對(duì)本發(fā)明的局限。根據(jù)本發(fā)明所公開(kāi)的概念，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很容易地設(shè)計(jì)出其他類(lèi)似的實(shí)施方案。本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)被視為包含那些不悖離本發(fā)明宗旨的類(lèi)似設(shè)計(jì)。權(quán)利要求1、一種復(fù)雜表情仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)雜表情仿真系統(tǒng)包括一個(gè)用于生成人臉三維模型的人臉采集模塊；一個(gè)與所述人臉采集模塊相連接，用于分析人臉三維模型，生成表情對(duì)象和控制對(duì)象的控制對(duì)象生成模塊；一個(gè)用于存儲(chǔ)基礎(chǔ)表情參數(shù)的基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊；一個(gè)用于存儲(chǔ)組合表情的組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊；一個(gè)與所述基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊相連接，根據(jù)組合表情生成組合表情參數(shù)的表情合成模塊；和一個(gè)與所述控制對(duì)象生成模塊和表情合成模塊相連接，負(fù)責(zé)根據(jù)輸入控制參數(shù)，控制各控制對(duì)象生成人臉復(fù)雜仿真表情的表情生成模塊。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜表情仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)各種基礎(chǔ)表情的名稱(chēng)以及相應(yīng)控制參數(shù)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜表情仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)負(fù)責(zé)表情的名稱(chēng)以及合成復(fù)雜表情的各個(gè)基礎(chǔ)表情的名稱(chēng)及組合規(guī)則。4、一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成復(fù)雜仿真人臉表情的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟采集人臉的三維模型；生成相關(guān)表情對(duì)象；根據(jù)人臉拓?fù)浜徒馄蕦W(xué)結(jié)構(gòu)，生成控制對(duì)象和約束條件；控制各個(gè)對(duì)象的參數(shù)對(duì)人臉三維模型上點(diǎn)進(jìn)行變換，生成各種基礎(chǔ)的仿真表情；將基礎(chǔ)表情的名稱(chēng)及相應(yīng)控制參數(shù)存入基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)組合基礎(chǔ)表情，形成組合表情，存入組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)應(yīng)用組合規(guī)則，對(duì)組合表情中包含的基礎(chǔ)表情進(jìn)行組合計(jì)算，形成組合表情的控制參數(shù)；根據(jù)組合表情的控制參數(shù)，控制各個(gè)對(duì)象的參數(shù)對(duì)人臉三維模型上點(diǎn)進(jìn)行變換，生成各種組合出來(lái)的復(fù)雜仿真表情。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成復(fù)雜仿真人臉表情的方法，其特征在于，所述人臉表情對(duì)象包括臉部表情對(duì)象、嘴部表情對(duì)象、眼部表情對(duì)象和下巴表情對(duì)象。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成復(fù)雜仿真人臉表情的方法，其特征在于，所述的人臉表情控制對(duì)象包括臉部輻射肌、嘴部輪匝肌、眼皮、眼球和下巴。全文摘要本發(fā)明涉及一種復(fù)雜表情仿真系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，系統(tǒng)由人臉采集模塊、控制對(duì)象生成模塊、基礎(chǔ)表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、組合表情數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、表情合成模塊和表情生成模塊構(gòu)成，它能夠根據(jù)人臉拓?fù)浜徒馄蕦W(xué)結(jié)構(gòu)在三維人臉模型上提取臉部輻射肌、嘴部輪匝肌、眼皮、眼球和下巴等控制對(duì)象，根據(jù)控制參數(shù)控制三維人臉模型上的點(diǎn)進(jìn)行變換，生成各種基礎(chǔ)表情，同時(shí)還能夠?qū)⒍鄠€(gè)基礎(chǔ)表情組合起來(lái)生成復(fù)雜的仿真表情。本發(fā)明大大提高了計(jì)算機(jī)和機(jī)器人的人性化，可以應(yīng)用于許多研究領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域。文檔編號(hào)G06T15/00GK101149840SQ20061015303公開(kāi)日2008年3月26日申請(qǐng)日期2006年9月20日優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日發(fā)明者斌楊,賈培發(fā)申請(qǐng)人:清華大學(xué)