[发明专利]基于动态Billboard技术的三维场景绘制简化方法

权利要求书

1.基于动态Billboard技术的三维场景绘制简化方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)二维图像的输入：对三维场景中动态变化的物体进行二维投影，或直接采用其二维图像，作为输入数据；

(2)骨骼模型的建立：标定输入图像需变形区域的关节点，连接关节点形成骨骼，生成骨骼三角带变形网格；

(3)变形动作的设定与计算：调整关节点的位置、方向和骨骼间的夹角，设定该物体的所有关键变形动作；程序运行时，根据当前时刻前后两个关键帧状态，插值计算当前时刻各关节点的数据；

(4)图像变形计算：根据当前运行时刻的关节点数据，改变骨骼模型的参数，并更新三角带变形网格，从而实现图像的变形；

(5)绑定生成动态Billboard板：将图像的变形结果实时绘制到显存纹理中，然后将该纹理贴图到Billboard板上，使得当前Billboard的纹理内容是当前运行时刻的图像变形的结果，实现动态Billboard；

(6)场景绘制：使用一个动态Billboard板代替三维场景中一个动态物体，实现最终动态场景绘制。

2.根据权利要求1所述的基于动态Billboard技术的三维场景绘制简化方法，其特征在于：建立基于双曲线方程的骨骼模型，并使双曲线连接处二次连续可导，避免骨骼变形中关节连接处的不平滑失真；图像的关节点标定后，根据关节点连接的两骨骼长度、宽度和夹角信息，计算出骨骼两侧双曲线方程；对于每个关节点，设定坐标原点为当前关节点，坐标X轴为关节点两侧骨骼的角平分线；两侧双曲线可以用公式1表示，其中r为硬度参数，k为骨骼斜率，iX为两双曲线间的X轴方向距离；

(X±iX2)2r2-Y2(k*r)2=1---(1)]]>

中心双曲线长度可计算为

lengthMidCurve=∫L(AB)f(X,Y)dl=∫0yLength((∂f(X,Y)∂Y)2+1)dY---(2)]]>

然后根据内侧双曲线焦点计算分割线斜率

k=min(-1f′(X,Y),yDiv-0xDiv-xInnerFocus)---(3)]]>

根据两侧双曲线方程和分割线方程求出两侧双曲线上的分隔点，使用这些顶点构建三角带，该三角带即为曲线式骨骼模型的中心三角带；三角带的顶点均匀的分布在两双曲线上，这些顶点可以计算为

yi=-ye+iN*(2*ye)xi=k*b*(yib)2+1±iX2---(4)]]>

其中N是三角带中三角形的数量，i为三角形的序号，y_e是双曲线的最大Y值，iX是两双曲线在X方向上的间隔；最后根据骨骼长度计算长度调节矩形，完成曲线式骨骼模型的建立。