长期以来,在计算机图形学、图像处理和计算机视觉这三个学科领域中,人脸的计算机模拟合成一直是个研究的热点。人脸表面的复杂性和人脸表情的丰富性使得自然、逼真地合成特定人的人脸图像并赋予一定表情和特定年龄的研究成为这些领域的一个极具挑战性的课题。计算机合成自然、逼真的人脸图像在影视娱乐、虚拟现实、视频会议、可视电话、公安刑侦、人脸识别、人机接口、面部外科手术等许多领域取得了广泛的应用。 随着数字技术和Internet的发展与普及,数字化产品越来越丰富;同时,数字信息的复制也变得越来越简单,使得多媒体信息被非法拷贝与篡改的问题变得越来越突出,数字化产品的版权保护成为一个迫切需要解决的问题。数字水印技术作为实现版权保护的一个有效办法,成为了多媒体信息安全领域研究的热点。 本文就人脸图像合成技术和数字水印技术进行研究,核心内容主要分为四个方面:图像变形、表情合成、老化模拟和数字水印。在对每个技术细节进行认真分析的基础上,本文在这四个方面提出了一些新的见解和改进。 一、图像变形方面。图像变形方法是人脸图像合成方面最为基本的处理方法和工具。针对当前最为常用的基于高斯径向基函数算法存在的不自然异常变形现象,提出了两种不同的改进方案,有效的解决了这一问题。 提出了“非对称径向基函数”的概念,并以高斯函数为例,给出了其非对称时的表达式。基于非对称径向基函数,提出了稳定图像边界的图像变形算法。该算法简单、有效,克服了基于对称径向基函数算法中由于对称径向基函数的全局性导致的图像边界变形过大的不合理变形现象,得到的变形图像既有基于对称径向基函数方法所得的变形图像的光滑性,又有良好的局部变形效果,更为重要的是稳定了变形图像的边界。 提出了局部约束的图像变形算法。该算法在作局部图像变形时非常有效,能避免由于高斯函数对变形效果的影响具有较强的全局性所产生的奇异现象。该算法同样比较简单,无需人工交互的设置控制半径,可以自动解决特征区域之外的形变问题。 二、表情合成方面。研究了如何对特定人的中性表情人脸,参照多个不同人的中性表情图像和表情图像,进行图像变换处理,合成出自然、逼真的表情图像。 提出了基于图像变形的人脸表情合成方法。该方法思想简单,步骤简便,容