三维卡通人脸动画是非真实感绘制领域的一个新分支,它是图形学的一个研究热点。随着动漫影视、电子游戏、虚拟会议等方面的飞速发展,对这一领域的研究逐渐增多。本文阐述了卡通人脸动画的研究现状并分析了各自的优缺点,在卡通人脸动画的三个重要部分上分别做出了一些工作。本文的主要工作和贡献体现在以下几个方面:首先,提出了基于艺术规则指导的三维卡通模型重建算法。该方法将艺术家常用的夸张方法引入到模型夸张中,通过检测艺术家常用的脸部夸张部位,找出需要夸张的地方,并进行一定程度的夸张。在利用ASM特征点定位时,本文提出将额头上的特征点用其余的点根据人脸几何分布插值来确定,提高了特征点的准确度。其次,提出了单幅照片的纹理卡通化方法。该方法将人脸区域对齐到卡通照片模板上,并进行融合,通过调节融合系数来改变人脸卡通化的程度。采用泊松方程融合的方法将人脸区域融合到背景中来。为了提高融合速度,提出了一种快速纹理插值融合算法,预先根据卡通模板计算每个背景像素点所对应的皮肤像素点。实验结果证明,该方法不仅大大提高了融合速度,而且取得了较好的纹理融合效果。最后,采用非特定模型的动画参数转换方法,把别的模型中的动画参数通过转换变为适合本文模型的动画参数,实现三维卡通动画。在计算本文模型中顶点的动画参数时,利用该顶点与三角片元的三个顶点的位置关系来计算相应的动画参数,避免了传统方法经常出现的动画参数为零的情形。实验结果证明,本文的计算方法更加合理,卡通动画效果比较自然,能够较好的满足应用的需要。