[发明专利]一种考虑形状的二维数字角色骨架操作方法有效
申请号: | 201210315895.9 | 申请日: | 2012-08-30 |
公开(公告)号: | CN102903138A | 公开(公告)日: | 2013-01-30 |
发明(设计)人: | 杨文武 | 申请(专利权)人: | 浙江工商大学 |
主分类号: | G06T13/80 | 分类号: | G06T13/80 |
代理公司: | 杭州杭诚专利事务所有限公司 33109 | 代理人: | 尉伟敏 |
地址: | 310018 浙江*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 考虑 形状 二维 数字 角色 骨架 操作方法 | ||
1.一种考虑形状的二维数字角色骨架操作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、建立二维数字角色;
步骤二、绘制二维数字角色的轮廓边界;
步骤三、在轮廓边界内部生成三角形网格;
步骤四、用户在二维数字角色上指定关节节点,根据关节节点创建控制骨架;
步骤五、用户通过移动关节节点的位置使骨架位置发生改变,并使三角形网格随骨架发生形变;
步骤六、三角形网格将变形映射到二维数字角色上,得到二维数字角色的新姿态。
2.根据权利要求1所述的一种考虑形状的二维数字角色骨架操作方法,其特征在于,步骤五中,使三角形网格随骨架发生改变具体为通过最小化几何变形能量函数之和完成,所述几何变形能量函数包括刚性能量项和姿势约束能量项,刚性能量项为:
其中,n为三角形网格中的顶点个数;N(i)为三角形网格中与第i个顶点相连的顶点集合;和vj分别为集合N(i)中的第j个顶点在初始和变形时的位置;Ri为顶点集合在变形时进行刚体运动的旋转变换矩阵;和vi分别为三角形网格中第i个顶点在初始和变形时的位置,它们对应着进行刚体运动时旋转中心的初始和变形位置;
姿势约束能量项为:
其中,pk为上述交点与关节节点在骨架上的当前位置;为上述交点和关节节点待求的变形位置,它们对应着三角形网格中相应顶点变形位置的线性组合;首先,在初始状态下,把骨架嵌入到三角形网格中,得到骨架与三角形网格的交点,并找到骨架中各个关节节点所落在的三角形;然后,对于每个交点,其位置可以表示为其所在三角形网格边的两个顶点位置的线性组合;而对于每个骨架关节节点,其位置可以表示为其所落在三角形的三个顶点位置的线性组合。
3.根据权利要求2所述的一种考虑形状的二维数字角色骨架操作方法,其特征在于,步骤二中,所述轮廓边界可以是由用户沿角色轮廓绘制而成的封闭多边形或者是计算机自动采集角色轮廓得到的封闭多边形。
4.根据权利要求2或3所述的一种考虑形状的二维数字角色骨架操作方法,其特征在于,所述步骤三中,生成三角形网络具体为:以封闭多边形为边界约束,通过标准的Delaunay三角化算法,在二维数字角色内部生成三角形网格。
5.根据权利要求4所述的一种考虑形状的二维数字角色骨架操作方法,其特征在于,所述最小化几何变形能量函数之和由以下步骤完成:
(1)把三角形网格顶点的当前位置作为其变形位置,按照线性最小二乘方法最小化刚性能量项,计算当前迭代步的Ri,根据简单的微积分知识以及相应的线性最小二乘理论,可以得到Ri的解析解;
(2)根据当前迭代步的Ri,通过线性最小二乘方式最小化刚性能量项和姿势约束能量项总和,计算得到三角形网格顶点的变形位置,此时,由于Ri已知,非线性优化问题变成了一个求解线性方程组的线性问题,可直接对其进行求解。
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