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单张图片自动重建带几何细节的人脸形状

计算机辅助设计与图形学学报 2017年第7期29卷 1256-1266页

作者：王涵夏时洪中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室/移动计算与新型终端北京市重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为了从单张图片中自动快速重建高细节人脸表情模型,提出一种从粗到细逐步优化的方法.首先从单张照片检测到的特征点中,通过多初值迭代方法优化求解对应的三维头部姿态和大尺度的人脸表情;其次以检测到的人脸特征点为依据对不准确的人脸... 详细信息

为了从单张图片中自动快速重建高细节人脸表情模型,提出一种从粗到细逐步优化的方法.首先从单张照片检测到的特征点中,通过多初值迭代方法优化求解对应的三维头部姿态和大尺度的人脸表情;其次以检测到的人脸特征点为依据对不准确的人脸表情进行矫正,并使用非刚性的迭代最近点方法对齐模型上的特征点和图像特征点,使用拉普拉斯坐标影响其余非特征点位置;最后使用带有常量假设的明暗重建形状方法为人脸模型重建细尺度的几何细节,以增加重建模型的逼真度.实验结果表明,文中方法能够在头部大幅度摆动的情况下生成更准确的带有几何细节的人脸模型;该方法不需要对图片的摄像机进行标定,也不需要预先训练或预设用户的特征模型和混合形状,同时不强制约束室内光照以及单调的背景环境.

关键词：图像重建人脸模型多线性模型方法非刚性迭代最近点方法拉普拉斯变形明暗重建形状

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一种无标记的身体与面部运动同步捕获方法

软件学报 2019年第10期30卷 3026-3036页

作者：王志勇王从艺张子豪袁铭择夏时洪移动计算与新型终端北京市重点实验室(中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室) 北京100190 中国科学院大学北京100049

提供了一个无标记点的身体与面部运动同步捕获的方法.利用经过时间同步和空间标定的长焦彩色相机和 Kinect 相机来进行同步捕获.利用在环境中加入闪光来进行时间同步,使用张氏标定法进行空间标定,从而组成一组时间同步且空间对齐的混合... 详细信息

提供了一个无标记点的身体与面部运动同步捕获的方法.利用经过时间同步和空间标定的长焦彩色相机和 Kinect 相机来进行同步捕获.利用在环境中加入闪光来进行时间同步,使用张氏标定法进行空间标定,从而组成一组时间同步且空间对齐的混合相机(hybrid camera).然后利用 Kinect fusion 扫描用户的人体模型并嵌入骨骼.最后利用时间和空间都对齐好的两个相机来进行同步采集.首先从深度图像中得到人脸的平移参考值,然后在平移参考值的帮助下根据彩色图像的 2D 特征点重建人脸.随后,把彩色图像中得到的头部姿态传递给身体捕获结果.结果对比实验和用户调研实验均表明所提出的运动捕获的结果要好于单个的运动捕获结果.

关键词：运动捕获人脸人体同步运动捕获深度图像多线性模型方法非刚性迭代最近点方法

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视频驱动的语义表情基动画方法

计算机辅助设计与图形学学报 2015年第5期27卷 873-882页

作者：王涵夏时洪中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室/移动计算与新型终端北京市重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为了重用视频内容中的表情信息,提出一种语义表情构造与语义表情参数优化方法.首先从带有噪声的稀疏特征点中定义出人脸表情的语义信息;然后在语义表情空间中优化求解出最优表情参数,以提高人脸动画的真实感.该方法既不需要标定相机参数... 详细信息

为了重用视频内容中的表情信息,提出一种语义表情构造与语义表情参数优化方法.首先从带有噪声的稀疏特征点中定义出人脸表情的语义信息;然后在语义表情空间中优化求解出最优表情参数,以提高人脸动画的真实感.该方法既不需要标定相机参数,也不需要预先建立表演者的3D人脸模型及其表情基,因此除了可用于网络视频的表情重用,也可用于开发实时在线的网络社交等应用.实验结果表明,对于头部摆动的俯仰角和侧角在[?15?,15?]范围内的原始视频,文中方法能够实时合成稳定、逼真的表情动画.

关键词：视频驱动人脸动画表情基动画语义表情

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基于二阶倒立摆的人体运动合成

计算机学报 2014年第10期37卷 2187-2195页

作者：赵建军魏毅夏时洪王兆其中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室移动计算与新型终端北京市重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为了合成物理真实、实时可控的人体运动,提出了一种基于二阶倒立摆的人体运动合成方法.方法分三步实现:首先将人体运动状态映射为一个二阶倒立摆模型;然后根据步态控制参数与环境约束,对二阶倒立摆进行运动规划;最后基于二阶倒立摆的运... 详细信息

为了合成物理真实、实时可控的人体运动,提出了一种基于二阶倒立摆的人体运动合成方法.方法分三步实现:首先将人体运动状态映射为一个二阶倒立摆模型;然后根据步态控制参数与环境约束,对二阶倒立摆进行运动规划;最后基于二阶倒立摆的运动,根据人体运动规律与高层用户需求,优化计算关节力矩,合成人体全身运动.利用文中方法,通过设置不同的参数,如步幅、步频等,能够实时控制人体运动,生成物理真实的人体运动.与现有的低维模型方法相比,该方法能够生成更加自然真实的人体下肢运动.该文合成方法既不需要使用运动捕获数据,也无需耗时的离线优化.

关键词：基于物理的人体运动合成二阶倒立摆运动控制优化虚拟现实计算机图形学

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基于物理的角色动画合成方法综述

计算机研究与发展 2015年第12期52卷 2866-2878页

作者：赵建军魏毅夏时洪王兆其中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室北京100190 北京市移动计算与新型终端重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100190

角色动画一直是计算机动画和虚拟现实领域的重要研究内容之一.近年来,随着3D游戏动漫以及电影特效制作产业的蓬勃发展,角色动画对物理真实性的要求日益迫切,基于物理的角色动画合成受到了研究者们越来越多的关注,催生了许多新方法与新技... 详细信息

角色动画一直是计算机动画和虚拟现实领域的重要研究内容之一.近年来,随着3D游戏动漫以及电影特效制作产业的蓬勃发展,角色动画对物理真实性的要求日益迫切,基于物理的角色动画合成受到了研究者们越来越多的关注,催生了许多新方法与新技术.该研究问题的核心是人体运动合成方法,其旨在驱动虚拟角色运动,生成满足物理运动规律的动画.重点围绕角色动画合成方法的研究进展进行介绍.首先在对国内外研究工作全面分析与总结的基础上,根据关节力矩的计算方式不同将其分为7类:时空约束法、约束动力学优化法、低维模型法、有限状态机、数据驱动法、动力学过滤法、概率模型法,详细阐述每一类方法的原理及特点后,重点介绍每类方法中近期出现的新工作.其次,对上述各类方法的优缺点进行对照分析.最后,结合实际应用需求,针对目前工作中存在的不足,提出一些可继续深入研究的问题.

关键词：角色动画物理仿真运动合成虚拟现实运动控制

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基于复合模型的家居场景生成方法

计算机学报 2017年第11期40卷 2533-2545页

作者：刘米兰蒋浩毛天露王兆其中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室北京100190 移动计算与新型终端北京市重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

室内三维场景生成技术近年来已得到广泛应用,但如何高效和自动化地生成场景元素的空间组织,仍然是个具有挑战性的问题.为了在给定的目标空间中快速生成符合日常生活规范的家居场景,提高室内场景建模的效率,该文基于室内设计领域的住宅... 详细信息

室内三维场景生成技术近年来已得到广泛应用,但如何高效和自动化地生成场景元素的空间组织,仍然是个具有挑战性的问题.为了在给定的目标空间中快速生成符合日常生活规范的家居场景,提高室内场景建模的效率,该文基于室内设计领域的住宅空间家具配置流程,提出用于布局计算的复合模型,处理场景元素的组织和布局问题.具体地,该复合模型将室内场景中的对象分为代理区域和场景元素两个层次,首先以代理区域为单位,依据人体工程学的布局规则在目标空间中进行自动布局计算,然后通过案例库搜索,在代理区域中适配具体的场景元素,形成完整的家居场景.实验表明,与以家具为个体进行自动布局计算的方法相比,用代理区域代理一组家具进行布局减少了目标空间中参与布局的个体数目,降低了布局复杂度,在相同的运行时间下,能得到更为合理的布局结果.通过基于复合模型的家居场景生成方法,用户只需提供户型结构数据,而无需提前一一指定具体的家居元素,能给用户使用带来较大便利.

关键词：室内建模自动布局三维场景复合模型随机优化

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面向大规模场景的多片元效果高效绘制

计算机学报 2017年第11期40卷 2606-2618页

作者：周果朱登明王兆其中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室北京100190 移动计算与新型终端北京市重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

多片元效果具有实时透明等重要应用,它需要每个像素按深度顺序遍历对应的所有片元.深度剥离法将场景重复绘制多次来满足这个需求,故对显存带宽提出了很高的要求.该文针对大规模场景图元分布稀疏的特点,使用类体素八叉树在物体空间将场... 详细信息

多片元效果具有实时透明等重要应用,它需要每个像素按深度顺序遍历对应的所有片元.深度剥离法将场景重复绘制多次来满足这个需求,故对显存带宽提出了很高的要求.该文针对大规模场景图元分布稀疏的特点,使用类体素八叉树在物体空间将场景近似剖分以减少图元读取总量.这允许场景能够按可见性顺序被分块加载、精确剖分和逐个绘制:通过光栅化对应的八叉树网格构造深度桶列表,在屏幕空间将场景块与网格布尔求交;通过为整个场景构造块的深度直方图,在剥取时利用它来避免硬件遮挡查询操作.由于为每块采取了不同的迭代次数,该文的两阶段剖分方法能够适应物体空间变化的深度复杂度.由于不依赖于面片的邻接信息,该文方法能够支持非流形网格和外存绘制.相比已有工作,该文方法在每次剥取一层时绘制效率有30%以上的提升.

关键词：八叉树体素化深度剥离桶排序构造实体几何

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基于非局部相似模型的压缩感知图像恢复算法

自动化学报 2015年第2期41卷 261-272页

作者：沈燕飞李锦涛朱珍民张勇东代锋中国科学院计算技术研究所北京100190 北京市移动计算与新型终端重点实验室北京100190

针对压缩感知(Compressed sensing,CS)图像恢复问题,提出了一种基于非局部相似模型的压缩感知恢复算法,该算法将传统意义上二维图像块的稀疏性扩展到相似图像块组在三维空间上的稀疏性,在提高图像表示稀疏度的同时进一步提高了压缩感知... 详细信息

针对压缩感知(Compressed sensing,CS)图像恢复问题,提出了一种基于非局部相似模型的压缩感知恢复算法,该算法将传统意义上二维图像块的稀疏性扩展到相似图像块组在三维空间上的稀疏性,在提高图像表示稀疏度的同时进一步提高了压缩感知图像恢复效率,恢复图像在纹理和结构保持方面都得到了很大的提升.在该算法模型求解过程中,使用增广拉格朗日方法将受限优化问题转换为非受限优化问题,为减少计算复杂度,还使用了基于泰勒展开的线性化技术来加速算法求解.实验结果表明,该算法的图像恢复性能优于目前主流的压缩感知图像恢复算法.

关键词：压缩感知图像恢复非局部相似稀疏表示

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基于秩极小化的压缩感知图像恢复算法

电子学报 2016年第3期44卷 572-579页

作者：沈燕飞朱珍民张勇东李锦涛中国科学院计算技术研究所北京100190 北京市移动计算与新型终端重点实验室北京100190

本文将压缩感知图像恢复问题作为低秩矩阵恢复问题来进行研究.为了构建这样的低秩矩阵,我们采样非局部相似度模型,将相似图像块作为列向量构建一个二维相似块矩阵.由于列向量间的强相关性,因此该矩阵具有低秩属性.然后以压缩感知测量作... 详细信息

本文将压缩感知图像恢复问题作为低秩矩阵恢复问题来进行研究.为了构建这样的低秩矩阵,我们采样非局部相似度模型,将相似图像块作为列向量构建一个二维相似块矩阵.由于列向量间的强相关性,因此该矩阵具有低秩属性.然后以压缩感知测量作为约束条件对这样的二维相似块矩阵进行低秩矩阵恢复求解.在算法求解的过程中,使用增广拉格朗日方法将受限优化问题转换为非受限优化问题,同时为了减少计算复杂度,使用基于泰勒展开的线性化技术来加速算法求解.实验表明该算法的收敛率、图像恢复性能均优于目前主流压缩感知图像恢复算法.

关键词：压缩感知秩最小化图像恢复非局部相似