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真实感图形绘制是计算机图形学研究的前沿领域，逼真的视觉效果是计算机图形绘制所极力追求的目标。纹理映射技术因其能够有效地模拟景物表面丰富的纹理细节，提高图形绘制的真实感，在影视制作、游戏娱乐、医疗研究、考古学等领域得到了广泛的应用。它结合人工智能、模式识别、计算机图像处理等研究领域，是当前计算机图形学和虚拟现实研究中的热点之一，具有重大的理论意义和实际应用价值。纹理映射就是将二维纹理图像映射到三维模型表面的过程，约束纹理映射是在一般的纹理映射基础上添加了纹理图像和三维模型之间的特征对应关系。因此采用什么样的方法来保证纹理图像和三维模型在纹理映射时特征区域的精确匹配，往往决定了纹理映射效果的好坏。
本文在对国内外学者提出的典型约束纹理映射算法进行研究和比较之后，围绕如何选择有效的约束纹理映射算法以获得高真实感的三维人脸展开研究工作：首先，充分利用人脸结构分布的先验知识，在二维纹理图像和三维人脸模型上对应地标定特征约束点。由于现有的特征点自动标定算法无法保证匹配的精度要求，本文采用手工的方法完成了特征点的标定。其次，针对当前的约束纹理映射效果不都是很令人满意，存在成本高昂、算法复杂、实现困难等问题，提出了基于人脸特征点对的约束纹理映射算法。该方法从任一单张、正面人脸照片出发，应用BJUT-3D三维人脸数据库建立一个通用的三维人脸模型，通过在三维人脸模型和人脸照片上标定少量对应的特征约束点，利用调和映射能够保持映射过程中三维人脸模型的拓扑结构形变最小的性质，然后通过求解线性方程组的方法计算出三维人脸模型上所有非特征点的纹理坐标并完成整个三维人脸模型的约束纹理映射。实验结果表明，该算法简单、快捷，容易实现，获得了与真实人脸相似的三维人脸，并且适用于不同纹理图像映射到同一三维人脸模型上。最后，根据研究工作需要，实现了真实感人脸纹理映射系统。该系统实现了三维人脸的显示与运动等基本功能，并能对纹理图像和三维人脸模型交互地添加特征约束点，能够较好地实现由单张人脸照片获得具有高度真实感的三维人脸。