本文關(guān)鍵詞：基于樣例學(xué)習(xí)的風(fēng)格化臉部動畫生成方法研究

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【摘要】：來源于歷史悠久的繪畫藝術(shù)的風(fēng)格化繪制技術(shù)對于風(fēng)格化動畫、游戲以及文化遺產(chǎn)保護(hù)和傳承都具有非常重要的意義,是一個非常重要的研究方向。而與風(fēng)格化繪制具有相當(dāng)緊密的聯(lián)系的風(fēng)格化動畫,因為包含時間這個新維度,使其比靜態(tài)的風(fēng)格化繪制技術(shù)有了更強(qiáng)的表現(xiàn)力,在計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域也是一個很有價值的研究領(lǐng)域。基于樣例的人臉風(fēng)格化動畫生成是該領(lǐng)域的重要研究課題之一,是風(fēng)格化人物動畫生成的一個關(guān)鍵。然而,為了實現(xiàn)從樣例中學(xué)習(xí)多樣的風(fēng)格并自動生成人臉風(fēng)格化動畫,仍然需要解決許多問題。本文結(jié)合計算機(jī)圖形學(xué)、計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的技術(shù),在繪制和動畫生成兩個方面,都提出了基于樣例的新方法,以提高用計算機(jī)技術(shù)制作多種不同的人臉風(fēng)格化動畫時的制作效率。具體的研究工作如下:1.提出了風(fēng)格化臉部動畫樣例表達(dá)和候選樣例檢索方法樣例表達(dá)是設(shè)計基于樣例的方法的基礎(chǔ)。為了模擬風(fēng)格化繪制的藝術(shù)化加工過程,提出應(yīng)該基于成對的照片和風(fēng)格化圖像作為風(fēng)格化繪制的樣例;為了彌補(bǔ)二維關(guān)鍵幀缺乏三維信息而難以在自動生成中間幀時處理遮擋的問題,提出基于主幀樣例來補(bǔ)充三維信息的方法。候選樣例檢索時需要設(shè)計合適的評價算法來對候選樣例的匹配度進(jìn)行評價,但不同藝術(shù)家有各自獨特的評價方法,因此提出了一個基于樣例學(xué)習(xí)的匹配度評價方法。樣例表達(dá)和候選樣例檢索方法成為后續(xù)的基于樣例的方法能夠成功實施的基礎(chǔ)。2.提出了基于主幀樣例學(xué)習(xí)的中間幀生成方法中間幀生成的自動化是傳統(tǒng)關(guān)鍵幀動畫技術(shù)的一個關(guān)鍵問題。解決該問題的一個核心是為二維關(guān)鍵幀彌補(bǔ)三維信息。同時,為了不給傳統(tǒng)制作流程增加額外的樣本收集成本,提出了基于主幀樣例學(xué)習(xí)的方法來自動建立關(guān)鍵幀對應(yīng)關(guān)系。之后,針對不同視點下的關(guān)鍵幀插值問題,提出基于四個視點的View-morphing方法,在保持手繪風(fēng)格的前提下,自動生成具有正確的視點變化效果的中間幀。3.提出了基于實例推理的風(fēng)格化繪制方法繪制風(fēng)格的多樣性一直是風(fēng)格化繪制的一個難題。為了從盡可能少的樣例中學(xué)習(xí)到畫家的獨特繪制風(fēng)格,借鑒了人工智能領(lǐng)域的實例推理技術(shù),提出了一個新的基于樣例的人臉風(fēng)格化繪制方法。在該方法中,采用生成并評價的機(jī)制來預(yù)測每一個候選實例的匹配程度,進(jìn)而獲取最匹配的實例;采用基于樣例學(xué)習(xí)的參數(shù)估計模型,實現(xiàn)自動實例調(diào)整。該方法能夠?qū)W習(xí)多種不同的臉部肖像畫繪制風(fēng)格。4.提出了二三維結(jié)合的人物動畫生成方法動畫是大眾喜歡的一種藝術(shù)表達(dá)形式,敦煌壁畫是中華民族最重要的文化遺產(chǎn)之一,所以,以動畫為載體展現(xiàn)敦煌壁畫非常利于吸引大眾的注意力,對這類文化遺產(chǎn)的保護(hù)和傳承很有意義。壁畫的動畫化要求在動畫中模仿壁畫的二維手繪風(fēng)格,雖然使用基于樣例的風(fēng)格化繪制技術(shù)和基于主幀樣例的中間幀生成技術(shù)可以模擬藝術(shù)家的風(fēng)格得到二維臉部風(fēng)格化動畫,但是,目前二維動畫資源和人力都比較稀缺,而三維動畫則不同。同時,二維和三維動畫技術(shù)又有各自的優(yōu)勢。所以,提出了一個結(jié)合二三維動畫資源的人物動畫生成方法。該方法能夠利用三維動畫資源驅(qū)動二維風(fēng)格化資源產(chǎn)生運動,在保持二維手繪風(fēng)格的同時生成動畫。同時,還能允許用戶簡單平滑地控制動畫的風(fēng)格更加接近于二維還是三維。本文的工作對基于樣例的人臉風(fēng)格化動畫技術(shù)的若干關(guān)鍵問題進(jìn)行研究,提出了一些新的有效的解決方法。這些方法豐富了本領(lǐng)域的研究,而且,對不同風(fēng)格的動畫制作的人力成本的降低起到了推進(jìn)作用。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41
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本文編號：1265263