基于视频流的卡通动画制作方法是新兴的一种计算机辅助卡通动画方法,也是当前计算机辅助卡通动画研究的热点问题之一。这种方法旨在运用计算机视觉和图像处理等技术,获取视频中的色彩、纹理和运动等信息,来完成卡通动画的制作。本文借鉴基于视频流的卡通动画制作方法来探索基于视频流的人脸卡通动画制作方法。为此,本文设计了一个基于视频的人脸卡通动画系统,旨在通过跟踪并提取出人脸视频中的表情特征,来驱动特定的卡通人脸模型,实现表情的卡通化模拟。为了实现上述目标,我们将人脸的运动情况分为三种情况:1)无表情的头部转动运动;2)正面人脸表情运动;3)表情变化的同时伴有头部的转动。针对第一种情况,主要要解决的问题是人脸朝向的估计,为此本文研究了人脸姿态估计方法,并实现了基于摄像机定标的人脸姿态恢复;对于第二、三种情况,主要的问题是如何利用源视频的表情特征驱动卡通人脸模型,这主要涉及到脸部动画参数的获取,因为从源视频中获取的运动数据不能直接应用到卡通模型上。为此本文主要研究了脸部动画参数获取的方法,并实现了正面人脸表情动画模拟。为了得到源视频的脸部运动运动数据,人脸特征检测和人脸特征跟踪是两个先决条件。为此,本文主要研究了基于主动形状模型(Active Shape Model)的人脸特征检测算法和基于Lucas-Kanade的光流跟踪算法。然后基于特征跟踪得到的脸部运动参数驱动卡通模型实现人脸表情动画的模拟。