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本研究ではCGで人間の表情をよりリアルに表現することを目的に,人間の3次元顔モデルの作成と表情データの作成を行った.
顔モデルの作成には,実時間三次元計測装置を利用した.しかし,この計測装置は縞投影を用いているため,撮影装置に対して傾きが大きい面や光が反射されない部位に対してはデータが計測できないという問題点がある.
そこで,本研究では,表情作成の基礎的な研究としてデータ欠損のない三次元顔モデルを生成する手法について検討を行った.提案手法は,無表情で顔を左右に振る動きを三次元計測装置で計測し,そのデータを用いて逐次的に三次元顔モデルの欠損部分の補間および計測誤差を修正する手法である.まず,ある時刻に計測された三次元データから初期値となる顔モデルを作成する.その後,逐次的に計測されたデータから作成した顔モデルとその時点までに補間,修正を行った顔モデルを比較し欠損部分の補間,モデルの修正を行うことで三次元顔モデルを作成した.
また,表情データの作成には,データの入力方法としてモーション・キャプチャ技術を用い,現在最もリアルに表情が生成できると思われる筋肉モデルを用いて表情を生成した.
心理学の研究によると,人間の感情を表す顔の表情は,怒り,悲しみ,恐怖,嫌悪,驚き,喜びの6種類であり,それらは万国共通である.本研究では,これらの6種類の表情についてデータを取り,CGアニメーションで表現を行った.
モーションキャプチャシステムを用いて,顔の任意の点の動きを測定することができるが,採取したデータからワイヤーフレームで作成したCGモデルをどの様に動かすかが問題になる.そこで,人間の顔の表情は,表情筋の収縮によって表現されるという解剖学的知見を用いる.つまり,顔にある17個の表情筋の動きをモーションキャプチャシステムで採取するために顔面上に13個の特徴点を定め計測する.その特徴点の動きを表情筋の収縮率に変換し,CGモデルを動かす.CGモデルでは,ワイヤーフレームモデル上に筋肉モデルを定義し、ワイヤーフレームモデルを動かし表情を表現した.