伴随着虚拟现实技术和视觉技术的快速发展,三维虚拟人逐渐成为虚拟现实领域的研究热点,为实现虚拟人的个性化,三维虚拟人头部模型是不可或缺的部分。虚拟人的三维头部建模研究广泛应用于医疗整形实验、面部形态学及表情合成与控制等领域。在大多数情况下,三维头部模型可通过三维扫描仪器建立或者从建模软件(如Poser,Maya)中导出获得,前者成本高昂,后者需要专业人员操作,最重要的是这些模型都是使用大量的数据来支持其逼真的结构形态,繁冗的数据并不利于对其进行控制与应用。因此,如何使用尽量少的顶点构建一个便于操控的三维头部模型,并使得该模型具有真实感且实现其应用是本文的研究重点。本文首先使用基于ASM(Active Shape Model,主动形状模型)的方法提取所输入正面图像的面部特征点信息,然后改进已有的面部三维位置信息,增加耳朵和牙齿特征以及后脑曲面模型,仅使用193个控制点建立了标准三维头部网格模型,再根据仿射变换和局部定位调整原理完成标准三维头部网格模型特征顶点和非特征顶点的调整,建立了与输入正面图像相仿的自适应三维头部网格模型,接着使用纹理映射技术对该模型进行纹理贴图,建立真实感三维头部模型,最后在其上进行动作单元AU(Action Unit)组合完成六种基本表情的合成,实现真实感三维头部模型的表情应用。实验结果表明,建立的三维头部模型具有较强真实感,可根据输入正面图像的不同产生与图像人脸相仿的头部模型,可控性良好,具有较好的适应性和广泛的应用价值。