20、面部合成技术综述

面部合成技术综述

1 面部合成的重要性

面部合成技术一直是计算机图形学和计算机视觉领域中的一个重要课题。这项技术不仅在电影和游戏中有着广泛应用，还可以用于创建逼真的虚拟人类角色，以及在人机对话系统中作为计算机代理的视觉表示。此外，面部合成技术在视频会议、面部检测和人脸识别等领域也有着潜在的应用价值。本文将探讨面部合成的最新进展，包括面部建模、面部重光照和面部表情合成等方面的技术细节。

2 面部建模

2.1 从图像序列进行面部建模

从一系列图像中重建三维面部模型是面部建模中的一项关键技术。该过程通常包括三个步骤：图像匹配、运动结构计算和模型拟合。首先，选择两个或三个相对正面的视图，并使用图像匹配算法计算点对应关系。常用的匹配算法包括密集匹配技术和基于特征的角点匹配。

2.1.1 密集匹配

密集匹配技术如最优流可以用于计算图像间的点对应关系。接下来，需要计算头部运动和跟踪点的三维结构。最后，将面部模型拟合到重建的三维点上。Fua和Miccio使用了一种基于模型的捆绑调整技术，通过在传统的捆绑调整公式中添加正则化约束，确保重建的3D点可以拟合到参数化面部模型上。

2.2 从两个正交视图进行面部建模

许多研究人员建议从两个正交视图（正面视图和侧面视图）创建面部模型。正面视图提供了关于水平和垂直轴的信息，而侧面视图提供了深度信息。用户需要在两幅图像上手动标记一定数量的特征点。特征点通常是围绕面部特征的点，包括眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴。由于遮挡，两个视图上的特征点数量通常不同。面部模型的质量取决于用户提供的特征点数量。特征点越多，模型越好，但在用户所需的手动工作量和模型质量之间需