[发明专利]发音器官的网格动画生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及发音器官运动重现技术，尤其涉及一种发音器官的网格动画生成方法。

背景技术

发音器官运动重现是发音器官建模和发音机理研究的重要内容，发音器官的网格动画生成方法简化了发音器官的运动描述的复杂度，因而提供了一种可实现的基于关键点运动数据的发音器官运动重建方法。它能够通过从人身上采集而来或者通过机理分析获得的发音器官运动关键点的运动情况重建出整个发音器官的协同运动情况，其成果对于发音机理的研究，发音器官发声障碍的诊断和治疗以及人机交互领域有重要意义。

目前已有的发音器官运动重现技术中，一种是基于影像学的方法，通过从人体采集的影像学数据，如光学图像，核磁共振影像，X光影像，超声成像等，得到特定人的发音器官形状及运动情况，该方法成本很高，由影像获得完整的发音器官模型及其运动过程需要经过复杂的计算，且获得的人体发音器官形状和运动情况针对特定人；另一种方法是通过对发音器官建立生物物理模型，通过对发音器官的器官构造尤其是肌肉结构，分析发音时器官的受力情况，进而重建出发音器官的运动，使用该方法对解剖学和生物力学的理论水平要求很高，且计算量较大，不适合一般应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种发音器官网格动画生成方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种发音器官网格动画生成方法，包括发音器官运动关键点的定义，各发音器官中矢状面的二维网格的生成，发音器官纹理贴图，基于薄板样条的网格运动计算。其中，在发音器官运动关键点的定义步骤中，根据发音器官动画的需要，在人体的唇和舌头上指定了运动关键点；在发音器官中矢状面的二维网格生成步骤中，以发音器官运动关键点为部分网格点，同时根据发音器官的形状，补充其他的网格点，并利用进行三角划分得到能够描述发音器官在中矢状面的形状和运动的网格；基于薄板样条的网格运动的计算是利用薄板样条方法，由运动关键点的运动情况计算出所有网格点的运动情况，进而得到整个发音器官网格的运动；在发音器官纹理贴图步骤中，将发音器官中矢状面的纹理映射在建立好的二维网格上。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明发音器官网格动画生成方法具有以下有益效果：

(1)本发明发音器官网格动画生成方法是通过发音器官关键点的运动直接驱动发音器官网格模型运动的方法，在网格模型建立好之后，除关键点运动数据之外不需要其他数据的辅助，而能够直接得到完整的运动情况；

(2)本发明发音器官网格动画生成方法，具有模型复杂度低，计算量小的优点，它能够实现实时的网格动画生成。

附图说明

图1为本发明实施例发音器官网格动画生成方法示意图；

图2为本发明实施例发音器官网格动画生成方法发音器官关键点定义示意图；

图3为本发明实施例发音器官网格动画生成方法中舌中矢状面的二维网格示意图；

图4为本发明实施例发音器官网格动画生成方法中上唇中矢状面的二维网格示意图；

图5为本发明实施例发音器官网格动画生成方法中下唇中矢状面的二维网格示意图；

图6为本发明实施例发音器官网格动画生成方法中下颌中矢状面的二维网格示意图；

图7为本发明实施例发音器官网格动画生成方法中软腭中矢状面的二维网格示意图；

图8为本发明实施例发音器官网格动画生成方法中基于薄板样条的网格运动控制方法的示意图；

图9为本发明实施例发音器官网格动画生成方法中发音器官纹理贴图的示意图；

图10为本发明实施例发音器官网格动画生成方法中发音器官纹理贴图在运动中的示意图；

【主要元件符号说明】

五角星点-发音器官运动关键点

方形点-发音器官刚体运动网格点

圆形点-发音器官非刚体运动网格点

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中，以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。