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Study on Automatic 3D Facial Caricaturization: From Rules to Deep Learning

Authors :
Nicolas Olivier
Glenn Kerbiriou
Ferran Arguelaguet
Quentin Avril
Fabien Danieau
Philippe Guillotel
Ludovic Hoyet
Franck Multon
InterDigital R&D France
Analysis-Synthesis Approach for Virtual Human Simulation (MIMETIC)
Université de Rennes 2 (UR2)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid)
Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S)
Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No 952 147. This project has received funding from the Association Nationale de la Recherche et de la Technologie under CIFRE agreement No 2018/1656.
Source :
Frontiers in Virtual Reality, Vol 2 (2022), Frontiers in Virtual Reality, Frontiers in Virtual Reality, 2022, 2, pp.1-15. ⟨10.3389/frvir.2021.785104⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
Frontiers Media S.A., 2022.

Abstract

International audience; Facial caricature is the art of drawing faces in an exaggerated way to convey emotions such as humor or sarcasm. Automatic caricaturization has been explored both in the 2D and 3D domain. In this paper, we propose two novel approaches to automatically caricaturize input facial scans, filling gaps in the literature in terms of user-control, caricature style transfer, and exploring the use of deep learning for 3D mesh caricaturization. The first approach is a gradient-based differential deformation approach with data driven stylization. It is a combination of two deformation processes: facial curvature and proportions exaggeration. The second approach is a GAN for unpaired face-scan-to-3D-caricature translation. We leverage existing facial and caricature datasets, along with recent domain-to-domain translation methods and 3D convolutional operators, to learn to caricaturize 3D facial scans in an unsupervised way. To evaluate and compare these two novel approaches with the state of the art, we conducted the first user study of facial mesh caricaturization techniques, with 49 participants. It highlights the subjectivity of the caricature perception and the complementarity of the methods. Finally, we provide insights for automatically generating caricaturized 3D facial mesh.

Details

Language :
English
ISSN :
26734192
Volume :
2
Database :
OpenAIRE
Journal :
Frontiers in Virtual Reality
Accession number :
edsair.doi.dedup.....a48c59be842fbb9ae0c78e7fe680598d