[发明专利]二维动画角色动作的重定向方法

说明书

技术领域

本发明涉及二维动画的制作，尤其涉及二维动画角色动作的重定向方法。

背景技术

当前，高质量的二维动画有着广泛的应用领域，包括影视、娱乐、教育、广告等多个领域。我国“十一五”规划纲要明确提出，鼓励数字内容产业发展，而当前“十二五”规划建议也提出，要把文化作为支柱产业来发展。动漫产业作为数字内容产业和文化产业一个重要方面，必将成为我们国家在“十二五”期间极具爆发力的一个产业。

目前，二维动画制作一般采用基于关键帧的方法，其主要步骤包括关键帧绘制，中间帧绘制以及着色等。这些步骤枯燥繁琐，且制作效率低，是制约动画发展的瓶颈。随着相关技术的发展，二维动画制作过程中的很多工作和任务已经可以由计算机辅助完成。但是，因二维动画制作流程的特殊性，目前的计算机辅助动画主要还是指动画的后期制作阶段。其主要的中间帧绘制及着色，由于无法实现动画角色的动作重定向，使得新动画片的制作效率极低。另一方面，动画师对已有的成品和半成品二维动画，无法进行有效复用。因此，二维动画角色的动作重定向会发挥已有动画数据的资源优势，减轻动画师的工作负担，进而缩短动画制作的周期，具有重大的实践应用价值。

在目前的二维动画角色的匹配研究中，早期的J.Fekete等（J.Fekete,E.Bizouarn,E.Cournarie,T.Galas,and F.Taillefer,TicTacToon:a paperless system for professional2D animation[A],In Proceedings of Computer Graphics and Interactive Techniques,USA,1995,79–90）提出了二维动画制作系统“TicTacToon”，即商业软件“Toon Boom Studio”的原型。该系统通过一整套数字化方法(digitalization)帮助动画师实现“无纸化”卡通动画制作。然而在动画角色形象设计、动作设计方面，“TicTacToon”及之后的“Toon Boom Studio”依然靠人力完成，即由动画师手工绘制完成。其后，人们开始利用计算机来辅助动画制作，许多动画制作的工作如关键帧插值、颜色填充等可以由计算机完成，在一定程序上减轻了动画师的工作负担。但即使利用这些工具，二维动画的制作仍然是比较困难的，要求动画师有较好的美术功底和动画制作基础。比如制作一段二维动画角色的运动，动画师需要设计并绘制该运动的关键帧。因此，将已有的二维动画中提取角色的运动风格并将得到的风格应用到新的二维动画角色生成新的运动，从而实现对已有二维动画角色运动数据的重用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在二维动画制作环境下的二维动画角色动作的重定向方法。

本发明包括以下步骤：

1)基于两个形状相似的源动画角色和目标动画角色，在参考源动画角色和目标动画角色的基础上，定义目标动画角色的骨架结构；

2)对源动画角色进行骨架提取，并对骨架进行特征描述，采用特征描述算法，为骨架数据分配尺度和方向并生成高维特征向量；

3)基于步骤2)中已获得的骨架数据，分析源动画角色中的骨架数据的运动轨迹，得到源动画角色的骨架运动轨迹；

4)依据步骤3)中所得到的源动画角色的骨架运动轨迹，并结合步骤1)所定义的目标动画角色的骨架，采用骨架运动轨迹数据的重定向算法，实现源动画角色的骨架运动轨迹到目标动画角色的骨架轨迹的生成；

5)依据步骤4)中所得到的目标动画角色的骨架运动轨迹，并结合步骤1)所定义的目标动画角色的骨架，采用目标动画角色的骨架驱动算法，实现骨架驱动形状的变形，从而实现二维动画角色动作的重定向方法。

在步骤2)中，所述对源动画角色进行骨架提取可采用离散曲线进化算法计算源动画角色的骨架拓扑结构，并对骨架描述为尺度不变性和旋转不变性，具体方法如下：

（2.1）对源动画角色，计算出源动画角色形状的中轴，再通过剪枝，将多余的中轴线裁剪掉，得到骨架的拓扑结构，对骨架P的特征信息p_i和q相对其余n-1个特征信息的直方图h_i：

h_i(k)＝#{q≠p_i:(q-p_i)∈bin(k)}

其中，直方图h_i表示特征p_i的尺度空间，k表示特征的维度，bin(k)是在k维度下的极坐标空间；

（2.2）通过以下公式计算骨架特征的尺度空间：