Real-time Facial Animation with Image-based Dynamic Avatars

该研究提出了一种实现实时面部动画的方法,利用基于图像的动态化身技术。通过用户头部不同姿态和表情的图像,构建头部混合形状和可变形毛发模型。在运行时,使用单摄像头面部跟踪器驱动化身,实现精细细节的实时人脸动画。包括图像预处理、脸部混合形状、可变形毛发模型、眼睛、牙齿和身体处理以及实时动画等关键步骤。

Chen Cao, Hongzhi Wu, Yanlin Weng, Tianjia Shao, Kun Zhou, "Real-time Facial Animation with Image-based Dynamic Avatars", ACM Trans. on Graphics (SIGGRAPH), 2016. 

 

构建和使用基于图像的动态化身的pipeline:(1)image acquisition, (2)avatar construction (3) real-time animation

Overview of our pipeline. From captured images of the user that sparsely sample over head poses and expressions, we build a head blendshape and a morphable hair model to represent the corresponding coarse geometry. Other components such as eyes and teeth are expressed as billboards. During runtime, an actor can drive our avatar using a single-camera-based face tracker. The captured images are warped and blended under the guidance of the coarse geometry to generate real-time facial animation with fine-scale details.

从稀疏采样用户头部姿态和表情的捕获图

在 Simulink 生成嵌入式 C 代码时,启用 **Link-Time Optimization (LTO)** 可以显著提升最终可执行文件的性能与代码体积。LTO 是一种编译优化技术,它允许编译器在整个程序的上下文中进行优化,而不仅仅局限于单个编译单元。在嵌入式系统中,尤其是基于 ARM Cortex-M 系列的微控制器,LTO 能够有效减少代码大小并提升运行效率。 ### 配置 Simulink 使用 LTO Simulink 通过 **Embedded Coder** 支持 LTO 的配置,具体可以通过以下方式进行: 1. **启用 LTO 在编译器命令行中** 在生成代码的构建系统中,可以在编译和链接阶段启用 LTO 标志。例如,对于基于 GCC 的工具链,可以添加以下编译器选项: ```bash -flto ``` 这个选项需要在编译和链接阶段都启用,确保整个流程支持 LTO。 2. **在 Simulink 中配置 TLC 文件以支持 LTO** 如果使用自定义的系统目标文件(`.stf`)或 TLC 文件来控制代码生成流程,可以在 TLC 文件中插入 LTO 编译标志。例如: ```tlc %assign CompileFlags = "-flto" %assign LinkFlags = "-flto" ``` 这样可以在生成 Makefile 或项目配置时,自动插入 LTO 相关的编译与链接选项。 3. **通过 Simulink 配置界面设置** 在 Simulink 的配置参数中,进入 **Code Generation > Custom Code** 页面,可以在 **Additional Compiler Flags** 和 **Additional Linker Flags** 中添加 `-flto` 以启用 LTO: - **Additional Compiler Flags**: `-flto` - **Additional Linker Flags**: `-flto` 此方法适用于使用 Simulink 自带的构建系统生成代码的情况[^1]。 4. **使用 ARM 编译工具链的 LTO 支持** 如果目标平台是 ARM Cortex-M 系列,并使用 ARM 编译器(如 armcc 或 armclang),可以启用对应的 LTO 选项。例如,在 ARM 编译器中,可以使用: ```bash --lto ``` 同时,确保链接器(如 armlink)也支持 LTO 优化,以实现全局优化效果。 ### LTO 的优势与适用场景 - **代码体积减小**:LTO 能够识别并删除未使用的函数和变量,从而减少最终生成的二进制文件体积。 - **性能提升**:通过全局优化,LTO 可以改进函数调用、内联优化和寄存器分配策略,从而提高运行效率。 - **适用于资源受限设备**:在 Cortex-M 系列等资源受限的嵌入式系统中,LTO 是优化代码质量的重要手段之一[^1]。 ### 示例:在 Simulink 中启用 LTO 的编译选项 在 Simulink 的模型配置中,打开 **Configuration Parameters**,切换到 **Code Generation > Custom Code** 页面,设置如下内容: ```text Additional Compiler Flags: -flto Additional Linker Flags: -flto ``` ### 示例:Makefile 中启用 LTO 如果使用自定义 Makefile 构建生成的代码,确保编译和链接命令中包含 `-flto`: ```makefile CFLAGS += -flto LDFLAGS += -flto all: my_model.elf my_model.elf: $(OBJECTS) $(CC) $(LDFLAGS) $(OBJECTS) -o $@ ``` ### 注意事项 - LTO 会增加编译和链接时间,因为它需要在整个程序范围内进行优化分析。 - 确保所有目标文件和库都支持 LTO,否则可能导致链接失败或优化失效。 - 在调试阶段建议关闭 LTO,以避免优化带来的调试信息丢失问题。 --- ###
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