僕のCGアカデミア

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論文紹介: Learning a model of facial shape and expression from 4D scans

最近,Netflixでワンピースが観れるようになって廃人のような生活を繰り返すようになってしまっている@iwanao731です.福岡から帰ってきてだいぶ経ってしまいました.福岡で契約していたコワーキングスペースはなかなかよかったですね~.もう生活が仕事とプライベートワークって感じで自分の好きなことに集中して取り組める時間が沢山あって幸せでした.東京に戻ってからは仕事の締め切りがあって,2月中はずっと忙しかったのですが,3月は割と時間があってワンピースを見続ける体たらくな生活になってしまっております.

さて,今週の土曜日にSIGGRAPH ASIA 2017勉強会が開催される予定で,"Avatars and Faces"というセッションを担当することになったので,引き続きこの続いてるのか続いていないのかわからないブログ?を更新したいと思います.

概要

  • 4Dスキャン形状から三次元の顔の形状と表情のモデルを学習するという論文.
  • Identity(個人の顔形状)とExpression(表情)に加え,Pose(ポーズ)ブレンドシェイプという概念?が導入されている. 通常であれば,がPCAなどで低次元にモデル化されているが,本論文ではポーズブレンドシェイプ

Learning a model of facial shape and expression from 4D scans
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関連研究

iwanao731.hatenablog.com

以前紹介したSMPLでは,体の姿勢等の制御は可能なのですが,個人顔の作成や表情の付与,もちろん眼球といった情報がないモデルでした.そこで彼らはSMPLを拡張して,表情モデルを作成する手法を提案しています.  

勘の鋭い人(このブログを見てくれている人笑)はお気づきかと思いますが,SMPLに表情モデルを付与した論文って以前に紹介しましたよね?

iwanao731.hatenablog.com

ただ,この論文ってarXivであって,まだPublishされていない論文なんですよね...(2018.3現在) なので本論文では,TotalCaptureとの比較はなされていませんでした.(手法も若干違います)

彼らの言い分によると,SMPLは骨が運動学的に動くことで体の形状が変形するものですが, 顔に関しては主に筋肉が関係しています.そこで,顔,頭部,首を含めたモデルにしたみたいです.

新しいところ

本論文では,

  • Shape Blendshape
  • Pose Blendshape
  • Expression Blendshape

を組み合わせたモデルを提案しています.中でもPose Blendshapeは他の論文では見かけない概念だったので新しい点かと思います.

Tips

統計的な形状のモデリング手法の条件として,トポロジー(頂点数など)が同じでないと実現できない手法になっています.ですが,デプスセンサー等からキャプチャした形状は頂点数は毎フレームバラバラなのでリトポロジー(テンプレートを変形させてキャプチャ形状に近づける作業)をする必要があります.

このあたりを手っ取り早く行えるWrap3は素敵なツールだと思います.

Wrap3 Tutorial: OpticalFlowWrapping Part3 from Neo307 on Vimeo.

CAESARモデルは,沢山の人の顔の形状があるので,SMPLモデルから顔領域(肩より上)を切り抜いてきて,トポロジーを合わせたりする処理をしているそうです.そして,毎度おなじみDeformation Transferを使ってSMPLのフルボディと生成したボディで何かしらやっているみたい.

ボディ及び顔データベースをまとめたい

  • Facewarehouse
    20個の異なる表情付きの150人のスキャン(おそらくHaoLi et al., 2013の手法を用いて,20->48個に拡張されている)

  • Basel Face Model
    200人の若者から構成されている個人顔パラメトリックデータベース.ただし表情がついていない.最近の研究では,これを拡張して表情付きのものもある様子.

  • CAESAR
    女性2100,男性1700人の全身形状データベース.
    SCAPE: shape completion and animation of people (SIGGRAPH 2005 Presentation) - YouTubeでも使用されている.

  • SMPL
    TBD

  • D3DFACS
    400を超える4Dシーケンスデータ