首先，本文提出了一个基于鲁棒性光流场的人脸跟踪算法。介绍了人脸运动的参数模型，实现了一个基于鲁棒性回归算法的人脸跟踪系统。这个系统能鲁棒地跟踪人脸的平移、旋转、缩放等运动，并能鲁棒地跟踪小区域遮挡的运动人脸。 然后，本文提出了一个任意光照下的人脸动画的新方法，并开发了这个方法的相应的实现工具。这个方法由两部分组成：不同表情不同光照下的真实感人脸绘制和改进的场变形技术。在不同表情不同光照下的真实感人脸绘制部分，首先对人脸反光模型进行采样，并把采样数据组织成反光函数，然后应用工具LUXMASTER生成不同光照下的各种表情的真实感绘制，其中光照条件用光照图来表示。第二部分主要是基于改进的场变形算法的工具FLUIDMAN，应用这个工具，可以对不同表情、不同光照条件的人脸进行全局的或局部的变形。把第一部分的绘制结果作为第二部分的变形输入，就可以合成出不同光照下、不同表情的照片真实感的人脸动画。 最后，本文提出了基于模型的光照图技术。先提出了基于模型的光照图技术的基本思想和框架，然后介绍自行设计建造的一个半径为1.5米的三维光照架，和一个基于共轭梯度法的光照图恢复算法。基于模型的光照图的基本思想是利用已经获得的人脸反光模型，从单张人脸照片恢复出人脸所在场景的光照图。这个技术可以应用到照片合成中去，对一张带人脸的照片，恢复出其光照图，然后可以利用恢复的光照图把新的人脸或其它物体合成到这张照片中去，这样可以缓和照片合成中的光照不协调问题。基于模型的光照图技术还可以结合到其它人脸动画系统中去。