人脸表情捕捉以及动画仿真,作为计算机动画以及人机情感交互系统的核心技术之一,一直是多媒体技术领域的研究热门。特别是随着机器人技术以及移动互联网的快速发展,人们希望能够获取到更多更好的交互方式、更丰富的娱乐形式,不论是视频游戏、网络教学以及虚拟会议室,或者是最近特别流行的短视频特效、直播应用,人脸表情动画技术在其中均发挥了不可或缺的推动作用。人脸表情动画通过动画中人脸的姿态和面部运动不但可以表达表情和情感,而且可以增加娱乐性和趣味性。对于人脸表情跟踪驱动的三维表情动画实现,由于其对计算资源和渲染资源的巨大需求,当前国内外主要的研究和实现大多是在桌面平台上,移动平台上也有使用高端红外设备进行人脸捕捉并驱动动画的方案,但这种方法所使用的硬件成本较高,不具备移动设备上的通用性。本文在对当前主流算法的分析研究基础上,提出了一套适合于通用移动平台的实现方案。本文基于市场主流移动设备摄像头摄制到的视频流数据,在检测并跟踪人脸关键特征点前提下,优化人脸表情捕捉算法实现流程和热点函数使其实时运行在移动设备下,同时提出一种高效三维人脸表情动画仿真方案,通过融合人脸表情参数和三维模型数据,结合跨平台渲染技术,丰富情感表达效果。本文基于C++和OpenGL进行方案开发,充分结合GUI(Graphical User Interface)编程中流行的MVC(Model-View-Control)架构优势,完全解耦人脸跟踪和模型渲染两个核心模块,实现了在通用移动平台(Android/iOS)上的一整套实时动画仿真技术。实验结果表明,本文的方法能够在目前主流的移动平台上实现基于实时人脸跟踪的三维表情动画应用程序,基于该成果的实现,可以将其嵌入到不同场景,方便的实现诸如移动虚拟社交、虚拟直播、移动虚拟会议室、实时表情动画短片生成等应用。