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Sammon 매핑을 사용한 모션 데이터의 대화식 표정 애니메이션
Interactive Facial Expression Animation of Motion Data using Sammon's Mapping

김성호   (숭의여대 정보통신계열 멀티미디어콘텐츠전공  );
  • 초록

    본 논문은 다량의 고차원 얼굴 표정 모션 데이터를 2차원 공간에 분포시키고, 애니메이터가 이 공간을 항해하면서 원하는 표정들을 실시간 적으로 선택함으로써 얼굴 표정 애니메이션을 생성하는 방법을 기술한다. 본 논문에서는 약 2400여개의 얼굴 표정 프레임을 이용하여 표정공간을 구성하였다. 표정공간의 생성은 임의의 두 표정간의 최단거리의 결정으로 귀결된다. 표정공간은 다양체 공간으로서 이 공간내의 두 점간의 거리는 다음과 같이 근사적으로 표현한다. 임의의 마커간의 거리를 표시하는 거리행렬을 사용하여 각 표정의 상태를 표현하는 표정상태벡터를 정의한 후, 두 표정이 인접해 있으면, 이를 두 표정 간 최단거리(다양체 거리)에 대한 근사치로 간주한다. 그리하여 인접 표정들 간의 인접거리가 결정되면, 이틀 인접거리들을 연결하여 임의의 두 표정 상태간의 최단거리를 구하는데, 이를 위해 Floyd 알고리즘을 이용한다. 다차원 공간인 표정공간을 가시화하기 위해서는 Sammon 매핑을 이용하여 2차원 평면에 투영시켰다. 얼굴 애니메이션은 사용자 인터페이스를 사용하여 애니메이터들이 2차원 공간을 항해하면서 실시간으로 생성한다.


    This paper describes method to distribute much high-dimensional facial expression motion data to 2 dimensional space, and method to create facial expression animation by select expressions that want by realtime as animator navigates this space. In this paper composed expression space using about 2400 facial expression frames. The creation of facial space is ended by decision of shortest distance between any two expressions. The expression space as manifold space expresses approximately distance between two points as following. After define expression state vector that express state of each expression using distance matrix which represent distance between any markers, if two expression adjoin, regard this as approximate about shortest distance between two expressions. So, if adjacency distance is decided between adjacency expressions, connect these adjacency distances and yield shortest distance between any two expression states, use Floyd algorithm for this. To materialize expression space that is high-dimensional space, project on 2 dimensions using Sammon's Mapping. Facial animation create by realtime with animators navigating 2 dimensional space using user interface.


  • 주제어

    얼굴 모션 캡쳐 .   표정 애니메이션 .   표정상태벡터 .   다양체 공간 .   다양체 거리 .   Floyd 알고리즘 .   거리행렬 .   Sammon매핑.  

  • 참고문헌 (14)

    1. Cyriaque Kouadio, Pierre Poulin, and Pierre Lachapelle, 'Real-time facial animation based upon a bank of 3D facial expressions,' Proc. Computer Animation '98, June, 1998 
    2. Jehee Lee, Jinxiang Chai, Paul Reitsma, Jessica Hodgins, and Nancy Pollard, 'Interactive Control of Avatars Animated with Human Motion Data,' ACM Transactions on Graphics(SIGGRAPH 2002), Vol.21, No.3, pp.491-500, July, 2002 
    3. M. E.Tipping, 'Topographic mappings and feed-forward neural networks,' PhD thesis, Aston University, Birmingham, UK, February, 1996 
    4. Sammon, J. W. Jr., 'A nonlinear mapping for data structure analysis,' IEEE Transactions on Computers, Vol.C-18, No.5, pp.401-409, 1969 
    5. T. Kohonen, J. Kangas, J. Laaksonen and K. Torkkola, 'Lvq pak : A program package for the correct application of learning vector quantization algorithms,' in Proc. Intl, Joint Conf, Neural Networks, pp.725-730, 1992 
    6. R. W. Floyd, 'Algorithm '97 : Shortest Path,' CACM, Vol.5, p.345, 1962 
    7. Hotelling, H., 'Analysis of a complex of statistical variables into principal components,' Journal of Educational Psychology, 24, pp.417-441, 1933 
    8. Uprendra Shardanand, 'Social information filtering for music recommendation,' Mater's thesis, MIT, 1994 
    9. 박연출, 오해석, '벡터기반의 캐리커처 자동생성에 관한 연구', 정보처리학회논문지B, 제10-B권 제6호, 2003     
    10. 이옥경, 박연출, 김성호, 오해석, '얼굴 특징 추출을 위한 캐리커처 자동 생성', HCI 2001, 2001 
    11. Demetri Terzopoulos, Barbara Mones-Hattal, Beth Hofer, Frederic Parke,Doug Sweetland, Keith Waters, 'Facial animation : Past, present and future,' Panel, SIGGRAPH97, 1997 
    12. Frederic I. Parke, Keith Waters, 'Computer facial animation,' A K Peters, 1996 
    13. Y. Lee, D.Terzopoulos and K. Waters, 'Realistic modeling for facial animation,' Proc. ACM SIGGRAPH '95 Conf., pp.55-62, 1995 
    14. Brian Guenter, Cindy Grimm, Daniel Wood, Henrique Malvar and Frederic Pighin, 'Making Faces,' In SIGGRAPH'98 Conference Proceedings, ACM SIGGRAPH, July, 1998 

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