视频人脸卡通是近年来计算机图形学的研究热点,其相关产品不仅为人们的娱乐生活带来很多乐趣,更是具有广阔的市场应用前景。目前利用计算机生成视频卡通的主流方法无法兼顾处理速度及卡通与人脸之间的相似度,而且需要复杂的预处理工作。如果能获得与真实人脸相似度高的人脸模型,并利用简单快速的算法对人脸模型进行驱动,就能获得流畅的、卡通还原度高的视频卡通。本文的研究工作主要围绕着上述问题展开,研究了对于一段真实人脸视频,如何通过视频卡通生成算法获得一段对应视频卡通。在此基础上,本文提出了视频卡通的多风格渲染方法,以人工交互的方式选择渲染风格并完成视频卡通的风格化设计。本文进一步研究了多方位视频人脸卡通生成方法,即对一段人脸有方位变化的视频生成相应的视频卡通。最后,本文给出了视频人脸卡通生成系统的设计与实现。本文针对处理速度慢、卡通与人脸的相似度低的问题进行了研究并提出了解决方法,具体研究内容如下:一、提出了两种视频人脸卡通表情生成方法:基于光流法的视频卡通生成方法和基于特征点的视频卡通生成方法。基于光流法的视频卡通生成方法通过对视频帧光流的估计得到人脸运动数据,以此驱动人脸模型得到视频人脸卡通;基于特征点的视频卡通生成方法根据特征点的位置变化对各个面部器官的运动进行分析,分别对各个面部器官进行驱动,从而得到对应的视频人脸卡通。二、提出了一种视频人脸卡通多风格渲染方法,在生成的视频卡通的基础上改变其风格,使视频卡通更具个性化。本文主要从对原始视频卡通进行更换发型、添加眼镜两个方面展开算法研究,针对每种渲染操作提出了相应的算法,通过实验结果分析可知,本方法能够生成多风格的视频人脸卡通。三、提出了一种多方位视频人脸卡通生成方法,对头部有摆动的真实人脸视频生成摆动角度还原的视频卡通。本文主要对摆动角度的估计进行了算法研究,并提出了相应的算法,实验结果表明,本方法能够生成与真实视频摆动角度一致的视频卡通。四、本文还给出了视频人脸卡通表情生成系统的设计与实现,该系统可以实现上述视频人脸卡通表情生成算法及视频人脸卡通多风格渲染算法的所有内容。使用本文构建的视频人脸卡通表情生成系统,用户能够简单轻松的获得自己的视频卡通。