Conceptul de morphing

Conceptul de morphing

Metamorfoza imaginilor (image morphing) reprezinta transformarea unei imagini intr-o alta imagine. Metamorfoza genereaza o secventa de imagini intermediare, in care o imagine se schimba treptat in alta in timp. Acest proces, denumit morphing, este realizat prin imbinarea dintre deformarile imaginilor cu interpolare de culori.

Morfingul este o tehnica de procesare a imaginii folosita pentru a metamorfoza de la o imagine la alta. Ideea consta in obtinerea unei secvente de imagini intermediare, care in momentul in care sunt alaturate imaginilor originale, ar reprezenta transformarea de la o imagine la cealalta. Cele doua imagini originale sunt denumite astfel: imaginea sursa , de la care pleaca procesul de metamorfoza, adica este prima imagine care va fi modificata producand astfel prima imagine intermediara; si imaginea destinatie, cea la care se ajunge dupa ce s-au parcurs toate starile intermediare. Bineinteles, starile intermediare depind in totalitate de imaginile sursa si destinatie, obtinerea lor fiind legata de algoritmi creati pe baza anumitor parametri ai imaginilor originale.

Primul pas in orice morphing il reprezinta alegerea imaginilor (fotografiilor) initiale, pe baza carora este realizata transformarea. Alegerea imaginilor potrivite este de mare importanta. In general, cu cat este mai mare atentia in alegerea sau crearea imaginilor de transformat, cu atat este mai bine realizat produsul finit si cu atat este mai reusita aparitia sa. De exemplu, daca am alege pentru morphing doi oameni, sa spunem o femeie si un barbat, cel mai bine ar fi de utilizat doua imagi in care dimensiunea generala si conturul sa fie foarte asemanatoare.

imagine sursa imagine destinatie

Produsul intermediar se numeste morph:

imagine intermediara

Cea mai simpla metoda de a transforma o imagine in alta imagine, este de a dizolva aceste imagini intre ele. In aceasta metoda, culoarea fiecarui pixel este interpolata in timp, de la valoarea primei imagini la valoarea corespunzatoare din a doua imagine. Aceasta modalitate nu este prea eficace in sugerarea adevaratei metamorfoze. Pentru rezultate mai bune se poate implementa o schema de morfing care sa combine dizolvarea cu metode de warping (modelare asimetrica). Procesul de morfing consta in acest caz intr-o etapa de warping inainte de dizolvare astfel incat cele doua imagini sa aiba aceeasi forma.

Metamorfoza dintre doua imagini incepe cu momentul in care cel care realizeaza animatia stabileste corespondenta dintre perechile de elemente primitive: segmente de linii, curbe, puncte sau noduri ale plasei de cuprindere. Fiecare element primitiv specifica un element al imaginii sau o margine.

Corespondenta dintre elemente este, astfel, folosita pentru a calcula functiile de atribuire, care definesc relatia spatiala dintre punctele ambelor imagini.

Datorita faptului ca functiile de atribuire reprezinta nucleul deformarilor, ele vor fi denumite functii de deformare. Ele vor fi folosite la interpolarea pozitiilor elementelor de-a lungul secventei de transformare. O data ce ambele imagini au fost deformate intr-un acelasi mod intermediar pentru pozitiile caracteristicilor, se efectueaza o interpolare normala a culorilor, pentru a genera imagini intermediare.

Specificarea trasaturilor (caracteristicilor) este cel mai plictisitoare etapa a metamorfozei. Desi alegerea primitivelor posibile poate fi variata, toate abordarile realizarii metamorfozei necesita o deosebita atentie asezarii precise a primitivelor.

Dandu-se constrangerile de corespondenta intre trasaturile a doua imagini, o functie de deformare trebuie derivata pe intreaga imagine plana. Acest proces, denumit in acest caz generare a deformarii, este, in esenta, o problema de interpolare.

O alta problema interesanta in domeniul metmorfozei imaginilor este controlul tranzitiei.

Daca rata tranzitiei poate varia local intre doua imagini intermediare, se pot obtine animatii mult mai interesante.

Cresterea explosiva inregistrata in domeniul metamorfozei de imagini se datoreaza mai ales posibilitatii crearii unor efecte estetice deosebite prin deformare cat si prin amestecarea culorilor.

Cei care realizeaza animatiile si artistii pot folosi intr-un mod efectiv intrumentele de metamorfozare, folosind solutii legate de urmatoarele trei probleme:

■specificarea caracteristicilor

■generarea deformarii si

■controlul tranzitiei.

Impreuna, aceste probleme influenteaza usurinta si eficienta generarii secventelor de metamorfoze de o inalta calitate.

Exista legatura directa intre complexitatea specificarii caracteristicilor si generarea transformarii. Cu cat specificarea caracteristicilor devine tot mai detaliata, cu atat generarea este mai buna.

Se poate spune fara dubiu ca introducerea recenta a curbelor spline in specificarea trasaturilor este o provocare aparuta in procesul de deformare, facand din aceasta componenta cea mai critica a transformarii.

Specificarea trasaturilor influenteaza caracterul neted al transformarii si este componenta dominanta a costului de calcul aferent procesului de metamorfoza.

O tehnica de realizare a metamorfozei ar putea contine, deci, intr-o prima etapa stabilirea corespondentelor caracteristicilor dintre cele doua imagini. Corespondenta este apoi folosita pentru calculul deformarilor imaginilor astfel incat imaginile modificate sa se potriveasca in pozitiile si formele caracteristicilor. Descompunerea incrucisata a culorilor in fiecare pixel al imaginii modificate, creaza in final imaginea intermediara.

Functia de transformare este o transformare geometrica bidimensionala si genereaza o imagine modificata atunci cand este aplicata unei imagini. Partea cea mai dificila este, in acest caz, obtinerea unei deformari care furnizeaza modificarea necesara in aceasta imagine. O transformare este, de obicei, derivata din corespondenta caracteristicilor specificate de cel care realizeaza animatia.

In tehnica de transformare a retelelor, caracteristicile sunt specificate printr-un control neuniform al retelei, transformarea fiind calculata prin interpolari de curbe spline.

De asemeni, metamorfozele bazate pe caracteristici specifica aceste caracteristici ca fiind un set de segmente de linii, calculand transformarea prin alegerea incarcarii medii a influentei exercitate de segmente.

Metodele de transformare a retelei prezinta un comportament bun al modificarilor, avand, insa, un dezavantaj critic la nivelul specificarii caracteristicilor. Ele intotdeauna necesita un control al retelei de pe o imagine, in timp ce caracteristicile acesteia pot avea o structura arbitrara.

O alta problema extrem de interesanta, dar, inca, neexplorata pe larg, din domeniul metamorfozei imaginilor, este controlul tranzitiilor din cadrul unei secvente de metamorfoza. In generarea unei imagini intermediare, rata tranzitiilor se aplica, de obicei, intr-un mod uniform pentru toate punctele imaginii. Acest lucru va crea o animatie in care intreaga imagine se schimba intr-un mod sincron in alta imagine. Daca s-ar putea controla rata de tranzitie pe diferitele parti ale unei imagini intermediare, intr-un mod independent, se poate obtine, insa, o animatie mai interesanta.

Metoda de deformare a retelei controleaza comportamentul tranzitiei cu o retea folosita pentru specificarea caracteristicilor. Deformarea retelelor asigneaza o curba de tranzitie pentru fiecare punct al retelei, iar curba determina rata de transmisie de la interpolarea pozitiei fiecarui punct.

Deasemenea, tehnicile de realizare a metamorfozei sunt folosite si in realizarea animatiei faciale, folosindu-se transformari tridimensionale. Astfel, trebuiesc amintite tehnicile de crearea texturilor tridimensionale faciale, pornind de la un set de fotografii ale unui subiect uman, tehnici care creaza animatia faciala prin metamorfoza dintre modelele corespunzatoare expresiilor faciale diferite.

Inaintea dezvoltarii metamorfozei, tranzitia imaginilor era, in general, realizata prin descompuneri incrucisate (de ex.: interpolarea lineara a decolorarii de la o imagine la alta). Rezultatul este nesatisfacator, datorita faptului ca in regiunile nealiniate apare fenomenul de expunere dubla. Aceasta problema este extrem de evidenta in cadrele de mijloc, unde ambele imagini de intrare contribuie in mod egal la imaginea rezultata.

Metamorfoza realizeaza o transformare cu un aspect fluid, prin incorporarea deformarii in scopul mentinerii formei geometrice in timpul intregului proces de decolorare incrucisata.

In cele ce urmeaza voi prezenta mai multi algoritmi de realizare a metamorfozei.

Transformari ale retelei

Metodele de transformare a retelei au aparut in 1988 la institutul Industrial Light & Magic (ILM). Voi prezenta in cele ce urmeaza acest model de realizare a metamorfozei.

Presupunem am avem doua imagini (I_S si I_T), imaginea sursa si imaginea tinta, si se doreste realizarea unei metamorfoze intre cele doua imagini.

Imaginea sursa are atasata o retea M_S care specifica coordonatele punctelor centrale ale sale. O a doua retea M_T specifica pozitiile corespunzatoare ale punctelor din M_S in imaginea tinta.

Trebuie remarcat faptul ca punctele centrale cum ar fi ochii, nasul sau buzele sunt asezate conform retelelor, astfel incat, facandu-se transformarea, corespondenta sa fie facuta corect.

 

Impreuna, M_S si M_T sunt folosite pentru a defini transformarea spatiala care mapeaza toate punctele din I_S in I_T.

Retelele sunt constranse sa fie echivalente din punct de vedere topologic, astfel incat nu sunt permise discontinuitati sau indoiri. Astfel, nodurile din M_T se pot abate oricat de mult fata de cele din M_S, cat timp nu se produce o auto-intersectie.

Mai mult, pentru simplicitate, retelele sunt construite astfel incat sa aiba marginile fixe.

retea de noduri retea asezata si modificata pe imagine

Toate cadrele intermediare in secventa de metamorfoza sunt produse intr-un proces format din 4 etape:

for fiecare frame f do

interpoleaza linear reteaua M, intre M_S si M_T

transforma I_S in I₁, folosind retelele M_S si M

transforma I_T in I₂, folosind retelele M_T si M

interpoleaza liniar imaginea I_f,iintre I₁ si I₂

end

Utilizarea retelelor pentru specificarea caracteristicilor faciliteaza o solutionare mai directa a generarii transformarii: interpolarea splinelor bicubice.

Metamorfoze ale campului

In timp ce retelele reprezinta o maniera convenabila de specificare a perechilor de puncte caracteristice, sunt, uneori mai greu de folosit. Algoritmii de metamorfozare folosind transformari ale campului, dezvoltati de Beier si Neely, au urmat dorinta de a simplifica interfata cu utilizatorul, pentru a manevra corespondenta prin referire la perechile de linii.

O pereche de linii corespondente din imaginea sursa si cea tinta, defineste o mapare a coordonatelor dintre cele doua imagini. In plus fata de corespondenta directa furnizata de toate punctele de-a lungul liniilor, maparea punctelor in vecinatatea unei linii poate fi determinata prin distanta fata de aceste linii. Deoarece perechile multiple de linii sunt date, de obicei, deplasarea unui punct in imaginea sursa este, de fapt, o suma ponderata a maparii in functie de fiecare pereche de linii, unde ponderile sunt atribuite distantei si lungimii liniilor.

Aceasta abordare aduce beneficiul unei transformari mai expresive, fata de transformarile retelei.

De exemplu, in loc de a impune ca punctele corespondente din modelul de mai sus sa faca parte din retea, in acest caz, perechile de linii pot fi desenate de-a lungul gurii, nasului, ochilor sau obrajilor din imaginile sursa si tinta. Astfel, doar punctele elementelor cheie trebuie sa fie specificate.

Desi aceasta abordare simplifica specificarea corespondentei caracteristicilor, complica generarea transformarii. Acest lucru se datoreaza faptului ca toate perechile de linii trebuie sa fie luate in consideratie inainte de a cunoaste maparea fiecarui punct al imaginii sursa.

Acest algoritm global este mai lent decat metamorfoza retelei, care foloseste interpolarea bicubica pentru a determina maparea tuturor punctelor care nu fac parte din retea.

Mai dificil este, insa, faptul ca aparitia deplasarilor neasteptate poate fi generata dupa ce influenta tuturor perechilor de linii este considerata la un singur punct. Este necesara, astfel, adaugarea unor alte perechi de linii pentru a surprinde toate efectele anormale ale setului anterior.

Folositi de specialistii experimentati, insa, algoritmii de metamorfozare a retelei si ale campului pot fi folositi in obtinerea unor efecte vizuale deosebite.

In timpul morphingului pot aparea mai pregnante anumite trasaturi ale imaginilor intermediare adica se poate stabili ca detaliile morphului sa apara inaintea trasaturilor generale sau invers.

Ca exemplu avem imaginile unor animale: imaginea sursa reprezinta un urs polar (am ales un obiect deschis la culoare pentru a se observa mai bine transformarea), si imaginea destinatie este reprezentata de un leopard. Initial daca trasaturile globale se transforma mai lent, se observa aparitia petelor de leopard pe urs adica mai intai se schimba textura modelelor si apoi se transforma si culoarea ceea ce inseamna ca detaliile morphului sunt mai rapide. In a doua situatie se observa ca intai apar trasaturile generale si apoi cele specifice.

Urmatoarele transformari de linii sunt cuprinse in morphingul bidimensional.

Transformari intre o pereche de linii

O pereche de linii (una definita relativ la imaginea sursa, cealalta definita la imaginea destinatie) defineste o mapare de la o imagine la alta.

Algoritmul transforma fiecare coordonata de pixel printr-o rotatie, translatie transformand intreaga imagine.

In continuare va fi prezentat un algoritm al morfingului de linii:

Morfingul intre doua imagini I0 si I1 se realizeaza astfel:

■ liniile sunt definite pe cele doua imagini I0 si I1;

■ se specifica maparea dintre linii;

■ se obtine un set de linii interpolate, care depinde de numarul de stari intermediare necesare;

■ o stare intermediara se obtine facand urmatoarele trei lucruri:

► liniile din prima imagine I0 sunt modelate dupa liniile corespunzatoare imaginii intermediare;

► liniile din a doua imagine I1 sunt modelate dupa liniile corespunzatoare imaginii intermediare;

►cele doua imagini modelate sunt combinate proportionat depinzand de cat de apropiata este starea fata de starile initiala si finala.

Cum imaginile au fost modelate la aceeasi forma inainte de dizolvare, imaginea intermediara arata bine.

Transformari intre mai multe perechi de linii:

Se dau imaginile initiale:

 

imagine sursa imagine destinatie

In mod normal exista multe trasaturi in imagini unde transformarile intre perechi multiple de linii sunt aplicate si din aceasta cauza necesita specificarea a mai multe transformari complexe. Se realizeaza astfel o pondere a coordonatelor de transformat pentru fiecare linie. Aceasta pondere este determinata de distanta de la x la linie.

imagine destinatie imagine sursa

, unde weight reprezinta ponderea, length reprezinta lungimea unei linii, dist este distanta de la pixel la linie si a, b si p sunt constante care pot fi folosite pentru a schimba efectele relative ale liniilor.

Algoritmul pentru linii multiple este urmatorul:

Pentru fiecare pixel X in destinatie
        DSUM=0
        weightsum = 0
        pentru fiecare linie PiQi
     calculeaza u, v bazat pe PiQi
     calculeaza X'i bazat on u, v si P'iQ'i
     calculeaza deplasarea Di=X'i-Xi pentru aceasta linie    

dist= cea mai mica distanta de la X la PiQi
     weight = (lengthP / (a + dist))b
     DSUM  += Di * weight
     weightsum += weigth
        X' = X + DSUM / weightsum
       Imagine_destinatie(X) = Imagine_sursa(X')

In imaginile urmatoare au fost aplicate liniile peste trasaturi. In partea dreapta sunt imaginile initiale, iar in partea stanga sunt produsii morph.

Imaginea intermediara rezultata este:

Imaginea arata metamorfoza (partea dreapta) precum si interpolarea liniilor desenata deasupra.

Avantajele morphingului de linii consta in faptul ca singurele pozitii care sunt folosite sunt cele create in mod explicit de catre animator. Absolut tot ce este specificat este miscat exact cum doreste animatorul sa fie miscate si restul este usor amestecat bazat pe acele pozitii.

Dezavantajele constau in probleme de viteza pentru ca toate liniile sunt construite la nivel de pixel. Timpul de transformare efectiva este proportional cu numarul de linii si de pixeli continuti. Deasemenea alt dezavantaj este ca uneori se produc interpolari neasteptate.

In morfingul de suprafete procesele sunt similare in multe privinte: se stabileste o corespondenta intre doua suprafete si apoi se descrie interpolarea dintre acestea, care realizeaza transformarea. Oricum, lucrurile pot deveni complicate daca suprafetele difera in topologie.

Pe scurt, topologia unei suprafete este o proprietate globala care descrie cate parti diferite ale suprafetei sunt legate una de alta. Diferitele tipare de legaturi pot da nastere la trasaturi precum gauri. In acest sens, avand o sfera si un tor (o gogoasa) acestea sunt topologic distincte. Problema este, din punct de vedere matematic, ca nu exista posibilitatea de a stabili o corespondenta invertibila intre sfera si tor (construirea unei corespondente reprezinta primul pas in producerea morfingului). Dam la o parte aceasta problema specificand o corespondenta intre doua suprafete care permit discrepante topologice.

Solutia consta in construirea unei noi forme din care pot fi formate harti surjective pe cele doua suprafete si mentinerea unei forme intermediare care are locatiile potrivite acestei noi suprafete lipite. Acest lucru este demonstrat in urmatoarele transformari dintre o sfera si un tor.

In ambele cazuri, polii sferei (unde se intalnesc liniile albastre cu cele verzi) sunt adusi unul langa celalalt si totusi torii care rezulta sunt diferiti: unul are liniile care trec prin gaura si celalalt are liniile care inconjoara gaura; ceea ce inseamna ca aceste doua transformari sunt din punct de vedere topologic distincte.

Un alt exemplu ciudat este acela prin care o banana se transforma intr-un obiect nedeterminat.

Este important ca animatorul sa aiba control asupra felului in care arata morphingul. Fara o specificare personalizata, transformarile vor arata nenaturale si plictisitoare. Ca si in morphingul de imagini, animatorul specifica o corespondenta intre doua obiecte care sunt metamorfozate - o specificare a felului in care trasaturile unui obiect se pierd in celalalt obiect.

Exemplul de mai sus afiseaza trei stari intermediare diferite intre o banana si o portocala, unde animatorul variaza marimea regiunii de pe portocala care corespunde cu coada bananei. Se observa cum coada bananei poate fi largita sau micsorata.

Utilizatorul creeaza o retea de control pe suprafata fiecarui obiect (liniile albastre si rosii). Corespondentele intre fatetele retelei de control induc o corespondenta intre punctele de pe obiecte; discrepantele dintre structurile fatetelor corespondente descriu evolutia topologica care trebuie sa aiba loc in timpul transformarii. Avand o corespondenta data, formele sunt interpolate avand grija sa nu se rupa suprafetele modelelor.

Metamorfoza imaginilor, construirea unei secvente de imagini care formeaza o tranzitie graduala intre doua imagini, a fost un subiect foarte cercetat. Pentru imaginile generate de modele tridimensionale exista o alternativa la morphing, imaginile insele: morphingul tridimensional genereaza modele tridimensionale intermediare, numite morphs, direct din modelele date; apoi produsii intermediari, morphs, sunt oferiti pentru a produce o secventa de imagini care infatiseaza transformarea.

Morphingul tridimensional da la o parte urmatoarele neajunsuri ale morphingului bidimensional atunci cand este aplicat imaginilor generate din modele tridimensionale:

■ in morphingul 3D generarea de morphs este independenta de parametrii de perspectiva si luminozitate. Din acest motiv, se poate realiza o secventa de morph odata si apoi experimenta cu unghiuri variate de perspectiva si conditii de luminozitate in timpul realizarii morphingului. In morphingul 2D, trebuie refacut un nou morph de fiecare data cand vrem sa alteram sau sa schimbam pozitia din care se priveste sau pozitia din care este luminat modelul tridimensional.

■ tehnicile 2D - lipsa de informatie asupra configuratiei spatiale a modelului, sunt motive din cauza carora nu se pot manevra corect schimbarile de luminozitate si vizibilitate. Exista doua motive care demonstreaza acest lucru. Umbrele si portiunile puternic luminate nu reusesc sa se incadreze in formele schimbate in timp ce are loc morphingul. Cand o trasatura a unui obiect tridimensional nu este vizibila in imaginea bidimensionala originala, aceasta trasatura nu poate fi facuta sa apara in timpul transformarii; de exemplu cand un actor care canta deschide gura, in timpul morphingului va aparea imaginea ingrosata a buzelor in locul descoperirii dintilor.

Modelele din morphingul tridimensional pot fi descrise fie dupa primitivele lor geometrice, fie dupa volum.

Exemplu de morphing tridimensional:

Craniul uman din partea stanga este transformat in craniul de urangutan din partea dreapta; produsul intermediar, morphul se afla la mijloc.

Morphingul 3D este folositor in realizarea animatiilor organice care altfel ar fi foarte dificil de realizat. De asemenea poate fi folosit in netezirea intre keyframes, adica imaginile intermediare ale animatiilor. Foarte multe jocuri folosesc animatia, pentru a face obiectele (personajele) sa se miste. Fiecare frame din animatie este de fapt reprezentat de o ipostaza individuala si inlantuind aceste ipostaze se formeaza o secventa care creeaza iluzia de animatie. Frame-urile originale ale obiectului sunt create in anumite rate, de exemplu 10 frame-uri pe secunda (fps). Aceasta inseamna ca cea mai fina animatie care poate avea loc cu aceste frame-uri este data de cel mult 10 fps si reprezinta o oportunitate risipita. Animatii foarte bune se pot realiza cu ajutorul morphingului de la o imagine frame la urmatoarea, astfel incat animatia se produce cu frame-urile initiale in timp ce o alta animatie foarte fina se produce intre fiecare frame.

Cand se face morphing intre obiecte tridimensionale, se produce de fapt o interpolare liniara sau LERP (linear interpolation) intre pozitiile verticale a doua obiecte. Pentru ca aceasta tehnica sa mearga, cele doua modele trebuie sa aiba aceeasi lungime verticala si varfurile liniilor sa corespunda. Aceasta inseamna ca axa verticala a primului model trebuie sa se termine la nivelul la care se termina si axa celui de al doilea model. Cel mai usor mod de a verifica daca modelele sunt create corect este de a aseza al doilea model peste primul astfel incat sa se suprapuna adica in pozitia dorita. In acest fel modelele se vor interpola exact cum s-a dorit.

Ecuatia pentru interpolarea liniara este:

Valoare_intermed=Valoare1+((Valoare2-Valoare1)*(lerpValoare) unde lerpValoare reprezinta un numar real intre 0 si 1.

Aceasta formula trebuie aplicata fiecarui parametru care va varia in timpul morphingului. Pentru o coordonata de pe axa verticala, acei parametri ar fi x,y si z, valorile acelui punct.

Tehnici de realizare a animatiei faciale, folosind metamorfoze tridimensionale ale imaginilor

Dupa cum se stie, nu exista in domeniul vizualului un peisaj cunoscut mai bine decat fata umana. Aceasta contine caracteristici care au fost examinate cel mai in profunzime, fiind examinata constant si extrem de detaliat, starnind un imens interes. Fiecare detaliu al nasului, ochilor si gurii, fiecare regularitate a proportiilor, fiecare variatie de la un individ la altul, sunt probleme in care fiecare dintre noi este expert.

Animatia realista faciala este una dintre cele mai importante probleme ale graficii pe calculator, fiind, insa si cea mai dificila.

Exista anumiti factori care fac ca animatia faciala sa fie extrem de dificila. In primul rand, fata umani este o forma geometrica extrem de complexa. In plus, fata poate prezenta anumite asperitati sau variatii subtile ale culorilor sau texturii - toate din acestea fiind cruciale pentru intelegerea si aprecierea expresiilor faciale.

Este evident, ca pe cat mai dificil este de a crea un model al fetei umane, cu atat mai dificil este de realizat o animatie a fetei, intrucat o miscare a fetei este un produs al formelor scheletului si muschiilor, dar si a proprietatilor mecanice ale pielii si ale starturilor subcutanate. Toate aceste probleme sunt intens amplificate de faptul ca ochiul uman are o imensa abilitate de a citi expresiile fetei, astfel incat, cea mai mica deviatie de la adevar va fi detectata de absolut oricine.

Diverse abordari au fost dezvoltate pentru a modela si anima expresii realiste de animatie faciala tridimensionala, incluzand:

■ simple interpolari geometrice intre modele digitale sau scanate prin laser;

■ animatii performante, in care masuratorile efectuate asupra unor actori umani reali sunt folosite pentru a extrage caracterele sintetice;

■ animatii bazate pe aspectul fizic, in care controalele scheleto-musculare, modelate cu diverse grade de realism, sunt folosite pentru a crea animatia faciala.

O metoda prezentata in 1997 de F. Pighin si J. Auslander, porneste de la anumite vederi necalibrate ale unui individ si foloseste o tehnica asistata de utilizator pentru a recupera imaginile aparatelor de fotografiat corepunzatoare acestor vederi. In plus, se foloseste un set tridimensional de coordonate ale unui set imprastiat de locatii alese ale fetei unui individ.

O tehnica de interpolare a datelor imprastiate este apoi folosita pentru a deforma o retea generica a fetei intr-un model tridimensional al fetei individului.

Dupa ce s-au recuperat pozele aparatelor si s-a obtinut geometria fetei, se extrag din imaginile de intrare o harta a texturii pentru acest model.

O tehnica optica de flux este folosita pentru imbunatatirea inregistrarii imaginilor de intrare in spatiul texturii. Acest proces este repetat pentru mai multe expresii faciale ale unui anumit individ.

Pentru a realiza animatia intre aceste expresii faciale, se foloseste o tehnica de metamorfoza tridimensionala intre modelele corespondente faciale, in timp ce se executa o amestecare a texturilor corespondente.

Folosirea acestei tehnici permite generarea unor modele faciale extrem de realiste, cu un aspect natural al tranzitiilor dintre diferitele expresii.

Exemplu: avand cele doua imagini de la stanga si de la dreapta a fost realizat morfingul facial care are ca imagine intermediara imaginea din mijloc.

 

 In lucrarea de fata am prezentat cresterea inregistrata de domeniul metamorfozei imaginilor, descriind avantajele pe cate aceasta le aduce. Toti algoritmii de realizare a metamorfozei cuprind urmatoarele componente: specificarea caracteristicilor, generarea transformarii si controlul tranzitiei. Usurinta cu care un artist poate folosi in mod efectiv instrumentele de metamorfoza, este determinata de maniera in care aceste componente sunt adresate.