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龙图腾网获悉天津大学申请的专利基于真实感渲染技术的三维虚拟形象表情动画生成方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115937387B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211703449.5，技术领域涉及：G06T15/00；该发明授权基于真实感渲染技术的三维虚拟形象表情动画生成方法是由蔡明旭;余旻婧;庞德龙;张加万设计研发完成，并于2022-12-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于真实感渲染技术的三维虚拟形象表情动画生成方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于真实感渲染技术的三维虚拟形象表情动画生成方法，包括：输入语音片段与三维虚拟形象头部网格模型，利用语音信号驱动头部网格模型发生形变，生成与语音信号对应的、包含表情的三维虚拟形象网格模型序列；输入单张人脸图像，生成符合三维虚拟形象头部网格模型拓扑结构的漫反射贴图；分别获取镜面反射分量、次表面散射分量和透射分量，基于所述镜面反射分量、次表面散射分量和透射分量构建皮肤渲染模型；基于所述皮肤渲染模型对所述三维虚拟形象网格模型序列进行渲染，输出具有高真实感皮肤效果的三维虚拟形象表情动画序列。本发明满足了实际应用中的多种需要。

本发明授权基于真实感渲染技术的三维虚拟形象表情动画生成方法在权利要求书中公布了：1.一种基于真实感渲染技术的三维虚拟形象表情动画生成方法，其特征在于，所述方法包括： 输入语音片段与三维虚拟形象头部网格模型，利用语音信号驱动头部网格模型发生形变，生成与语音信号对应的、包含表情的三维虚拟形象网格模型序列； 输入单张人脸图像，生成符合三维虚拟形象头部网格模型拓扑结构的漫反射贴图； 分别获取镜面反射分量、次表面散射分量和透射分量，基于所述镜面反射分量、次表面散射分量和透射分量构建皮肤渲染模型； 基于所述皮肤渲染模型对所述三维虚拟形象网格模型序列进行渲染，输出具有高真实感皮肤效果的三维虚拟形象表情动画序列； 其中，所述漫反射贴图符合三维虚拟形象头部网格模型拓扑结构，包含由单张人脸图像获取的人脸皮肤漫反射颜色信息； 所述获取镜面反射分量为： 根据半角向量、平面法线、入射光线方向、视线方向、粗糙度计算法线分布函数、菲涅尔反射函数、几何遮罩函数，与光源颜色计算得到镜面反射分量； 所述获取次表面散射分量为： 使用扩散剖面描述光线如何在皮肤中的散射传播过程；基于高斯和拟合算法，使用多个高斯函数之和拟合扩散剖面，对次表面散射光照分布进行计算，得到皮肤中的次表面散射光照分布情况； 根据皮肤中的次表面散射光照分布，对漫反射颜色进行计算，得到次表面散射分量； 所述获取透射分量为： 根据光线入射方向、法线方向、漫反射贴图与通过扩散剖面描述的皮肤中光照分布进行计算，得到透射分量； 使用改进的KelemenSzirmay-KalosBRDF计算皮肤的镜面反射分量；KelemenSzirmay-KalosBRDF通过以下公式定义： 其中，Phh为半角向量的方向为h的概率密度；Fl,h为菲涅尔反射函数；l为着色点到光源的方向向量，1h·h为KelemenSzirmay-Kalos镜面BRDF中经过简化的几何遮罩函数，描述微平面模型中各微观平面的自遮挡现象； 微平面的法线分布函数使用Beckmann分布函数： 其中，α为宏观平面法向量n与半角向量h的夹角，m表示平面的粗糙度； 将Beckmann函数的预先计算结果经过指数缩放限制在[0,1]内，将处理后的计算结果保存为一张8bit的纹理，在进行镜面反射计算时从预计算的Beckmann纹理中进行采样，将采样值通过相应逆变换后参与计算； 菲涅尔反射函数使用Schlick近似方程： 其中，F0表示光线正入射时的反射率，v表示视线方向向量，l表示光线方向向量，h表示半角向量； 对于每个扩散剖使用6个高斯函数进行拟合： 其中，Rr为扩散剖面，wi为每个高斯函数对应的权重，系数vi为方差，r为光线入射点与出射点之间的距离； 高斯函数的方差的定义方法如下： 所使用高斯函数的参数和权重不作限定，只要模拟出皮肤的次表面散射反射分量即可； 使用屏幕空间方法计算透射分量，透射分量计算通过以下公式定义： 其中，E为辐射照度，R为扩散剖面，计算方法与计算次表面散射分量所述的扩散剖面方法相同，r为光线入射表面上其余点与入射点的距离，d为介质厚度； 辐射照度通过以下公式定义： Ex,y＝E＝αcmax-Nc·L,0.0 其中，αc为反照率，Nc为着色点反向法线，L为光线方向； 为扩散剖面，计算方法与计算次表面散射分量所述的扩散剖面方法相同： 其中，k为用来拟合扩散剖面所用高斯函数的个数，G为高斯函数。

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