[发明专利]基于三维运动参数的三维运动模型全自动驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，尤其是计算机视觉领域。

背景技术

三维模型驱动技术在工业设计，产品开发，医学研究，服装CAD，计算机动画设计等领域有着广阔的应用前景。当前，三维建模技术发展的很快，各种建模方法层出不穷，但要使建好的模型运动，却不是件容易的事情。传统的做法是：使用商业软件(如3Dmax，Maya等)先进行几何建模，然后手动标定骨架位置，设置模型表面顶点权重，得到基于骨架的模型，通过读入外部运动数据(如运动捕获数据)来实现动画效果。这种方法能实现比较逼真的动画效果，但是局限性很大：方法依赖于经验丰富的动画师，开发周期较长，如果虚拟人达到一定规模，其工作量非常大。还有一些模型驱动方法，例如Katz S和Tal A 2003年在《ACM图形学报》发表的“使用模糊聚类和分割分解多层网格”(Katz S，Tal A.Hierarchical meshdecomposition using fuzzy clustering and cuts[J].ACM Trans on Graphics，2003，22(3)：954-961.)公开的表面模型划分方法或者杨长水等人在2004年《计算机辅助设计与图形学学报》发表的“个性化虚拟人体模型骨架生成方法”所公开的将模型分块等方法，本质都是提取各分块之间的关节，然后匹配到标准骨架模板上。这种基于划分和分块的模型驱动方法也都需要大量的用户操作。

三维人体模型的自动驱动方法，涉及到的核心方法主要有：模型骨架提取和关节自动匹配、皮肤变形等

骨架提取是从模型中提取出骨架线，并根据几何特征标识候选关节点；而关节匹配是从运动数据文件中提取骨架结构，恢复出骨架，然后和候选关节点进行匹配。当前的骨架提取和关节匹配方法中，胡晓雁在2006年《Journal of Software》发表的“自动匹配虚拟人模型与运动数据”提出了提出切片标识候选关节点，并对候选关节点进行语义分析的方法。还有塔克曼和泰勒1998年在《计算机动画和仿真》发表的“闭合多边形模型的辅助关节”(Teichmann M，Teller S.Assisted articulation of closed poiygonal models.In ComputerAnimatio and Simulation，1998[C]，Lisbon，Portugal：European Association for ComputerGraphics，1998：87-101.)提出的维诺(Voronoi)骨架的方法，但这些方法都或多或少需要用户交互，不能实现整个提取过程自动化。

皮肤变形方法中，里皮.雅隆2005年在《ACM图形学报》发表的“网格模型的线性旋转不变坐标系”(Yaron Lip.Linear rotation invariant coordinates for meshes[j]，ACMTransactions on Graphics 2005，24，479-487.)和于益周等人2004年在《ACM图形学报》发表的“使用基于梯度域控制的泊松编辑网格”(Yizhou Yu etc，Mesh editing with poisson basedgradient field manipulation[j]，ACM Transactions on Graphics，2004，23，3(Aug.)，644-651.)提出的基于模型表面的皮肤变形，周昆于2005年在《ACM图形学报》发表的“使用体图拉普拉斯变换实现大网格的变形”(Kun Zhou，2005.Large mesh deformation using thevolumetric graph laplacian.ACM Transaction on Graphics 24，3(Aug)，496-503.)提出的基于实体的皮肤变形是两种比较经典的方法，提出的基于实体的皮肤变形是两种比较经典的方法。但这些方法特都需要手工交互设定骨骼位置和权重，不能实现权重分配过程的自动化。

发明内容

为了克服现有技术均需要人工干预，不能够实现自动化的不足，本发明提供一种基于三维运动参数的三维运动模型全自动驱动方法，能够完成模型骨架自动提取和关节自动匹配、皮肤权重的自动分配，从而实现三维运动模型的自动驱动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，首先读取运动信息文件，恢复运动数据，得到初始骨骼模板。