捕捉隱藏的表情：使用慣性測量單元進行無視覺面部動作捕捉

核心概念

本文提出了一種新的面部動作捕捉技術CAPUS,利用慣性測量單元(IMU)作為感測模式,無需依賴視覺信號即可準確重建面部表情。

摘要

本文介紹了CAPUS,這是一種創新的面部動作捕捉系統,採用慣性測量單元(IMU)作為感測模式,無需依賴視覺信號。CAPUS利用微型IMU設計,將其貼附在面部關鍵肌肉區域,以捕捉面部表情動態。作者創建了首個IMU-ARKit數據集,包含IMU信號、視覺數據、音頻信號和ARKit表情參數。基於此數據集,作者提出了一種基於Transformer Diffusion的神經網絡,可直接從IMU數據推斷Blendshape參數。實驗結果表明,CAPUS在遮擋、快速運動和低光環境等情況下,都能可靠地捕捉面部動作,並且無需視覺輸入,能提供增強的隱私保護。

統計資料

我們的IMU設計僅重2.7%商用Xsens IMU,體積僅為5.4%。
我們的IMU-ARKit數據集包含20名參與者的IMU信號、視覺數據、音頻信號和ARKit表情參數。
我們的Transformer Diffusion網絡在PVE、PVE LMK和MSE指標上,與ARKit的結果相當。

引述

"CAPUS支持在傳統視覺方法難以應對的情況下,可靠地捕捉面部動作,如遮擋、快速運動和低光環境。"
"通過消除對視覺輸入的需求,CAPUS提供了增強的隱私保護,使其成為一種強大的無視覺面部動作捕捉解決方案。"

從以下內容提煉的關鍵洞見

Capturing the Unseen: Vision-Free Facial Motion Capture Using Inertial Measurement Units

by Youjia Wang,... 於 arxiv.org 09-20-2024

https://arxiv.org/pdf/2402.03944.pdf

深入探究

如何進一步提高CAPUS的用戶體驗,如降低IMU的重量和尺寸,提高佩戴舒適性?

為了進一步提高CAPUS的用戶體驗，可以從以下幾個方面著手：首先，持續優化IMU的設計，採用更輕量化的材料，如柔性電子材料，這不僅能降低IMU的重量，還能提高佩戴的舒適性。其次，進行人體工學研究，根據不同用戶的面部結構，設計可調整的IMU安裝位置，以適應不同的臉型和表情動作。此外，增強IMU的透氣性和柔韌性，減少對皮膚的刺激，從而提升長時間佩戴的舒適感。最後，開發更高效的數據傳輸技術，減少IMU與主控單元之間的連接線，進一步提升佩戴的靈活性和自由度。

除了面部動作捕捉,IMU技術是否可以應用於其他身體部位的動作捕捉,如手部、眼睛等?

IMU技術的應用範圍不僅限於面部動作捕捉，還可以擴展到其他身體部位的動作捕捉。對於手部動作捕捉，IMU可以安裝在手腕、手指等部位，精確捕捉手部的細微動作，這對於手勢識別和虛擬現實應用尤為重要。此外，IMU也可以應用於眼睛的運動捕捉，通過將IMU安裝在眼鏡或頭盔上，實現對眼球運動的追蹤，這對於增強現實和遊戲應用具有重要意義。總之，IMU技術的靈活性和便攜性使其在全身動作捕捉中具有廣泛的應用潛力。

在隱私保護方面,CAPUS是否可以擴展到其他應用場景,如遊戲、醫療等?

CAPUS在隱私保護方面的優勢使其具備擴展到其他應用場景的潛力。在遊戲領域，CAPUS可以用於實時捕捉玩家的面部表情，增強遊戲的沉浸感，而無需依賴攝像頭，這樣可以有效保護玩家的隱私。在醫療領域，CAPUS可以用於患者的面部表情分析，幫助醫生評估情緒狀態或疼痛程度，並且同樣不需要攝像頭的介入，進一步保障患者的隱私。此外，CAPUS還可以應用於心理治療、遠程醫療等場景，提供無干擾的面部動作捕捉，從而提升治療效果和用戶體驗。