최근 컴퓨터 그래픽스 분야에서는 3차원 애니메이션에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 3차원 애니메이션에서 중요한 연구 분야 중 하나가 인간을 애니메이션 하는 것이다. 그중에서도 얼굴부분의 애니메이션 기술은 종종 특수한 분야로 분류되고 있는데, 다른 신체 부분의 애니메이션과는 다른 각도의 접근을 필요로 하기 때문이다. 얼굴 애니메이션 기술을 그 소재의 무한성과 다양성으로 영화, 만화, 방송, 네트워크, 음악, 인터넷 산업등과 접목이 가능한 새로운 미디어 상품으로서, 성장 가능성이 크고 부가가치가 매우 높은 미래의 핵심 산업이다. 그러나 얼굴표정을 애니메이션하는 것은 해부학적 얼굴 구조의 복잡성과 얼굴표정의 섬세한 움직임을 3차원으로 표현해야 하므로 ...
최근 컴퓨터 그래픽스 분야에서는 3차원 애니메이션에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 3차원 애니메이션에서 중요한 연구 분야 중 하나가 인간을 애니메이션 하는 것이다. 그중에서도 얼굴부분의 애니메이션 기술은 종종 특수한 분야로 분류되고 있는데, 다른 신체 부분의 애니메이션과는 다른 각도의 접근을 필요로 하기 때문이다. 얼굴 애니메이션 기술을 그 소재의 무한성과 다양성으로 영화, 만화, 방송, 네트워크, 음악, 인터넷 산업등과 접목이 가능한 새로운 미디어 상품으로서, 성장 가능성이 크고 부가가치가 매우 높은 미래의 핵심 산업이다. 그러나 얼굴표정을 애니메이션하는 것은 해부학적 얼굴 구조의 복잡성과 얼굴표정의 섬세한 움직임을 3차원으로 표현해야 하므로 컴퓨터 애니메이션 연구 분야 중에서 가장 어려운 분야로 인식되고 있다. 지금까지 얼굴표정 및 얼굴 부분의 움직임 자체에 대한 연구는 의학, 미술 분야 등에서 많이 이루어졌으며, 현재 상당한 연구 결과가 축적되어 있다. 그러나 실제로 사용되고 있는 3차원 얼굴모델들은 주로 애니메이터(Animator)의 수작업에 의해 프레임별로 직접 그려내거나, 3차원 소프트웨어를 이용하여 애니메이션을 수행하더라도 그 부분은 전체에서 적은 비중을 차지하여, 3차원 얼굴모델을 생성하기위해 많은 비용과 노력, 시간, 해당 장비와 고가의 3차원 소프트웨어를 필요로 했다. 본 논문에서는 다양하고 실제감 있는 얼굴표정을 생성하기 위해 근육벡터기반 얼굴표정 생성 시스템을 개발하였다. 이를 위해 한국인의 얼굴 특성에 맞는 일반적인 표준모델과 얼굴 형태별 8가지 유형의 얼굴모델을 각각 제작하여 사용하고, 정면 및 측면 사진 이미지를 입력하여 쉽고 빠르게 특정 얼굴에 근접한 3차원 얼굴모델을 생성하는 방법을 제안한다. 그리고 더욱 정확한 3차원 얼굴모델 정합을 위해 선형 스플라인을 이용한 미세 조정 방법을 소개한다. 이를 기반으로 생성된 얼굴모델은 여러 형태로 얼굴표정이 합성 또는 변형될 수 있다. 합성된 3차원 모델은 해부학적 구조의 근육벡터를 고려한 얼굴의 합성법을 개발하여 여러 가지 표정을 합성하는 방법을 제안했다. 또한 선형 스플라인의 제어점과 얼굴 근육의 백터량을 조정하여 부분적인 캐리커쳐 생성에 응용할 수 있는 방법을 제시한다.
최근 컴퓨터 그래픽스 분야에서는 3차원 애니메이션에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 3차원 애니메이션에서 중요한 연구 분야 중 하나가 인간을 애니메이션 하는 것이다. 그중에서도 얼굴부분의 애니메이션 기술은 종종 특수한 분야로 분류되고 있는데, 다른 신체 부분의 애니메이션과는 다른 각도의 접근을 필요로 하기 때문이다. 얼굴 애니메이션 기술을 그 소재의 무한성과 다양성으로 영화, 만화, 방송, 네트워크, 음악, 인터넷 산업등과 접목이 가능한 새로운 미디어 상품으로서, 성장 가능성이 크고 부가가치가 매우 높은 미래의 핵심 산업이다. 그러나 얼굴표정을 애니메이션하는 것은 해부학적 얼굴 구조의 복잡성과 얼굴표정의 섬세한 움직임을 3차원으로 표현해야 하므로 컴퓨터 애니메이션 연구 분야 중에서 가장 어려운 분야로 인식되고 있다. 지금까지 얼굴표정 및 얼굴 부분의 움직임 자체에 대한 연구는 의학, 미술 분야 등에서 많이 이루어졌으며, 현재 상당한 연구 결과가 축적되어 있다. 그러나 실제로 사용되고 있는 3차원 얼굴모델들은 주로 애니메이터(Animator)의 수작업에 의해 프레임별로 직접 그려내거나, 3차원 소프트웨어를 이용하여 애니메이션을 수행하더라도 그 부분은 전체에서 적은 비중을 차지하여, 3차원 얼굴모델을 생성하기위해 많은 비용과 노력, 시간, 해당 장비와 고가의 3차원 소프트웨어를 필요로 했다. 본 논문에서는 다양하고 실제감 있는 얼굴표정을 생성하기 위해 근육벡터기반 얼굴표정 생성 시스템을 개발하였다. 이를 위해 한국인의 얼굴 특성에 맞는 일반적인 표준모델과 얼굴 형태별 8가지 유형의 얼굴모델을 각각 제작하여 사용하고, 정면 및 측면 사진 이미지를 입력하여 쉽고 빠르게 특정 얼굴에 근접한 3차원 얼굴모델을 생성하는 방법을 제안한다. 그리고 더욱 정확한 3차원 얼굴모델 정합을 위해 선형 스플라인을 이용한 미세 조정 방법을 소개한다. 이를 기반으로 생성된 얼굴모델은 여러 형태로 얼굴표정이 합성 또는 변형될 수 있다. 합성된 3차원 모델은 해부학적 구조의 근육벡터를 고려한 얼굴의 합성법을 개발하여 여러 가지 표정을 합성하는 방법을 제안했다. 또한 선형 스플라인의 제어점과 얼굴 근육의 백터량을 조정하여 부분적인 캐리커쳐 생성에 응용할 수 있는 방법을 제시한다.
Recently, in computer graphics, researches on 3D animations have been very active. One of the important research areas in 3D animation is animation of human being. Moreover, the facial animation is often classified into a special technical one, because it requires a different approach form that of o...
Recently, in computer graphics, researches on 3D animations have been very active. One of the important research areas in 3D animation is animation of human being. Moreover, the facial animation is often classified into a special technical one, because it requires a different approach form that of other body parts. Since the materials for the facial animation technology are almost unlimited and very diverse, the facial animation may be a core futuristic industry which has a great, highly value-added potential of growing into new media commodities which allow for its various combinations with films, cartoons, broadcasting, network, music and Internet. However, since it is necessary to express the complicated anatomical structure of face and the delicate facial movements in a three-dimensional way in order to animate the facial expressions, the facial animation is perceived as the most difficult area in the 3D animation. So far, researches on facial expressions and movements have been conducted primarily in the fields of medicine and art, and a considerable quantity of investigations has been accumulated. However, most of the 3D facial models being used actually are produced by animators manually; they draw the characters by frame. Even if they use a 3D software to produce the facial models, such a computer-aided work accounts for a small portion of the 3D work. Anyway, 3D facial modeling requires enormous cost, efforts, time, and an expensive 3D software. This study is aimed at developing a facial expression modelling system based on muscle vector which can produce diverse and realistic facial expressions. 8 standard facial models fitting the characteristics of Korean faces was introduced. Thereupon, this paper suggests a way to model 3D human faces easily and quickly just with the front and profile images. In addition, in order to produce more precise 3D facial models, a delicate adjustment method using the linear spline is introduced. Facial models produced by these methods may be synthesized or varied. Moreover, This paper suggests a method of synthesizing various 3D facial expressions in consideration of the anatomical muscle vectors. Besides, This paper suggests a way to apply such methods to produce partial caricatures by adjusting the control points of the linear spline and the vectors of the facial muscles.
Recently, in computer graphics, researches on 3D animations have been very active. One of the important research areas in 3D animation is animation of human being. Moreover, the facial animation is often classified into a special technical one, because it requires a different approach form that of other body parts. Since the materials for the facial animation technology are almost unlimited and very diverse, the facial animation may be a core futuristic industry which has a great, highly value-added potential of growing into new media commodities which allow for its various combinations with films, cartoons, broadcasting, network, music and Internet. However, since it is necessary to express the complicated anatomical structure of face and the delicate facial movements in a three-dimensional way in order to animate the facial expressions, the facial animation is perceived as the most difficult area in the 3D animation. So far, researches on facial expressions and movements have been conducted primarily in the fields of medicine and art, and a considerable quantity of investigations has been accumulated. However, most of the 3D facial models being used actually are produced by animators manually; they draw the characters by frame. Even if they use a 3D software to produce the facial models, such a computer-aided work accounts for a small portion of the 3D work. Anyway, 3D facial modeling requires enormous cost, efforts, time, and an expensive 3D software. This study is aimed at developing a facial expression modelling system based on muscle vector which can produce diverse and realistic facial expressions. 8 standard facial models fitting the characteristics of Korean faces was introduced. Thereupon, this paper suggests a way to model 3D human faces easily and quickly just with the front and profile images. In addition, in order to produce more precise 3D facial models, a delicate adjustment method using the linear spline is introduced. Facial models produced by these methods may be synthesized or varied. Moreover, This paper suggests a method of synthesizing various 3D facial expressions in consideration of the anatomical muscle vectors. Besides, This paper suggests a way to apply such methods to produce partial caricatures by adjusting the control points of the linear spline and the vectors of the facial muscles.
주제어
#애니메이션[animation] 형태 인식[形態認識] 2D 얼굴이미지 3D 얼굴모델 얼굴표정 얼굴영역검출 3차원 애니메이션 애니메이션 얼굴이미지 컴퓨터학 윤곽선검출
학위논문 정보
저자
이현철
학위수여기관
東新大學校
학위구분
국내박사
학과
컴퓨터학과
발행연도
2003
총페이지
146장
키워드
애니메이션[animation] 형태 인식[形態認識] 2D 얼굴이미지 3D 얼굴모델 얼굴표정 얼굴영역검출 3차원 애니메이션 애니메이션 얼굴이미지 컴퓨터학 윤곽선검출
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