Multimedia Tools and Applications (2019) CCF-C
面部动画从2D到3D的实时表情迁移
Abstract
提出了一种三阶段的方法，通过检测人脸表情并将其实时转移到三维模型中：
有肌肉关节的面部模型
检测图片上的关键点，用骨骼动画来拟合这些位置
用关键帧来记录骨骼动画
基于平均人脸
不需要训练
使用单个相机来跟踪
我们的贡献是：
将检测到的面部坐标的2D信息转换为3D面部关节的运动，不需要深度信息或用户的校准
改进了3D模型的嘴部运动，通过眉毛标志和平均的3D脸得到了嘴部动作的限制条件
根据视频实时生成3D动画
可以夸张或限制的表情转移到3D模型中，允许编辑动画帧
可以通过各种设备来生成面部动画
3 Overview
面部建模、数据的采集和传输、生成模型动画
3.1 Facial modelling
3.2 Data acquisition and transfer
3.3 Animating
4 Methodology
4.1 Preparation of 3D face model
面部跟踪系统可以跟踪被检测到的人脸上预定义的面部地标，并提供地标的视频大小相关的坐标。
我们的系统将与视频大小相关的世界坐标转换为相对坐标，以提供在面部地标上的相对运动。
这种相对运动依赖于一个基于关节的关节定位平台，它考虑到跟踪标志和基于伪的肌肉建模。
该系统是建立在最首选的动画程序之一[2]。
我们开发了一种名为“关节钻机工具”(JRT)的工具，它可以创建一个基于关节的钻机，并在眉毛、眼睛、嘴和鼻子上定位两个嵌套的关节。
将一个球体作为一个控制器形状分配给每个集合，以简化关节的使用。
这两个关节，一个作为偏移关节，另一个作为控制器关节，使用Maya的“关节”属性，并允许使用相对坐标。
控制器关节相对于其偏移关节移动，其中偏移关节保持在其初始位置。
图2a显示了控制器关节与其偏移关节的相对运动。
带有基本摄像头的跟踪系统只提供面部地标的x轴和y轴坐标。
这些坐标足以产生眼睛、眉毛和鼻子关节在x-y平面上的相对运动。
然而，嘴在z轴上的高运动能力需要一个不同的口端关节系统。
我们为每个嘴端关节的控制器分配了一个受限制的圆周运动能力，它由眉毛曲线控制。
眉端关节限制了嘴端关节在x轴和z轴上的最远运动。
深度运动是通过在z轴上移动与x轴上的运动来提供的。
当嘴端关节的x坐标更接近眉端关节的x坐标时，嘴端关节的z坐标相对地更接近眉端关节的z坐标。
口端面部标志(CprenenationX)的转换x轴运动被直接指定为嘴端的x轴运动联合控制器
公式中的XE和ZE表示眉端偏移关节x和z坐标，其中XM和ZM表示嘴端偏移关节x和z坐标。
图2b显示了圆周运动，其中k表示计算出的比率。
此外，JRT创建了一个头部平台，并为头部运动转移准备了模型。
嘴部表情的运动被简化为x轴的运动
CtranslationX：面部照片上的x轴坐标
MtranslationX：模型上的x坐标
4.2 Expression recognition and transfer
4.3 Real-time animation of 3D model
假定48个点中有4个点不随表情变化（图中标出来的4个rp）
找到其余点与这48个点的相对位置变化
然后形变3D模型
