看人先看脸,不同的人脸往往会给我们留下不同的印象,像蒙娜丽莎圆润的脸颊会让人感受到母性的光辉,而蝙蝠侠面具下坚毅的下巴则透露着浓烈的男子气息。

这些独特的面部特征让每个人都拥有一张独一无二的脸,给观者带来多样化的感受。

设计游戏角色时同样如此,一张根据角色性格塑造的带有鲜明面部特征的脸更有助于玩家感受角色的气质与魅力。人的面部外观需要符合生物力学,抛开生物力学合理性构造的脸注定是不真实甚至扭曲的。

而面部外观在生物力学上与骨骼结构有关:骨骼在拉力作用下生长,在压力作用下吸收;因此,面部肌肉往往与头部骨骼相匹配,从而形成独特的轮廓和特征。

骨骼对于人脸构造的重要性使得人脸生成器(Generator)既要符合解剖学(Anatomically consistent),更要能提供易于控制面部骨架结构的方法。

传统方法无法通过人脸数据对人脸骨骼进行建模, 而基于艺术家的建模方式又无法获得真实的头骨与脸部外表面之间的联系。

针对这一问题,上海科技大学、上海市第九人民医院与数字人底层技术公司影眸科技合力构建了一个同时对脸部外表面与内部头骨建模的系统,构建出符合解剖学规则的参数化(Parametric)人脸生成模型SCULPTOR,该模型可以为角色设计出高颧骨、长下巴等脸部特征。

Deemos影眸科技

SCULPTOR已经被计算机图形学顶会SIGGRAPH Asia 2022接收为Technical Paper - Journal Track并受邀作报告分享。

据影眸科技科研人员介绍,这项工作是影眸在解剖学正确角色生成方向上的一项重要工作,将被应用于数字人创作、整形预测等多个方向,为文化娱乐与医疗美容行业提供技术解决方案。

论文地址:https://arxiv.org/abs/2209.06423

LUCY数据集 

SCULPTOR项目收集了72个正颌手术(Orthognathic Surgery)患者手术前与手术后(Pre-, post-operation)的计算机断层扫描(Computed Tomography)数据,并且利用该数据集构建了对头骨、脸部形状和脸部外观进行联合建模的新型人脸生成器。

为了对比观察正颌手术效果,每位患者都接受了两次CT扫描。这些患者手术前和恢复期间收集的医学图像清楚地描述了面部骨架变化对面部外观的影响。这些计算机断层扫描影像数据被称为LUCY数据集,以最著名的人类早期祖先、迄今为止发现的第一只澳猿LUCY的名字命名。

医学专家用阈值法从原始CT数据中分割出头骨和面部以获取解剖结构,并选择了29个头骨和15个脸部生物学意义标记,帮助构建并配准模型。

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