[发明专利]一种基于视频驱动的室外树计算机动画生成方法

权利要求书

1.一种基于视频驱动的室外树计算机动画生成方法，其特征在于，包括：

利用树枝图像的点云三维空间信息和二维像素，结合极线约束的交互式编辑技术，进行静态树模型重建；

在重建的静态树模型中分析树枝弯曲悬臂梁的振动模型，通过模态分析法，将树枝弯曲悬臂梁的振动分解为三个占优振动模，通过公式(1)，确定树枝弯曲悬臂梁的动力学方程的时域方程，且通过欧拉法从时域方程中求解三个占优振动模的位移；其中，三个占优振动模的位移中包括：自然频率和阻尼系数；

对树动视频采用L-K光流法和交互式手动选择的半自动跟踪算法跟踪特征点，通过公式(2)，获得采用相对偏转角表示的枝叶运动轨迹；

对枝叶运动轨迹进行快速傅里叶变换，获取变换后频域振幅的最大值；其中，变换后频域振幅的最大值对应的频率为枝叶振动的自然频率；

采用半功率带宽法，通过公式(3)，确定枝叶振动的阻尼系数；

根据三个占优振动模的位移、自然频率和阻尼系数，通过公式(4)，获得三个静态平衡力；根据三个静态平衡力，求解树枝弯曲悬臂梁在外力作用下的静态平衡位置；

所述公式(1)，如下所示：

q··i(t)+4πfiζiq·i(t)+4π2fi2qi(t)=(Fu(t),0,Fw(t))Tmi]]>

其中，f_i和ζ_i分别为对应振动模的自然频率和阻尼系数；m_i为曲梁质量；q_i(t)为三个振动模的位移；

所述公式(2)，如下所示：

θi=arccos(vc·vp)/(||vc||·||vp||)if(vc×vp>0)-arccos(vc·vp)/(||vc||·||vp||)otherwise]]>

其中，v_c，v_p为相邻的两段枝叶向量，由获取的标记点位置信息p_j-p_i决定；

所述公式(3)，如下所示：

ζ＝(f_right-f_left)/(2f₀)

P(fleft)=P(fright)=P0/2]]>

其中，f₀为某树枝对应的自然频率，P₀为f₀处功率(或振幅)的最大值；

所述公式(4)，如下所示：

F′(t)=4π2fi2Pk(fi)qi(t)]]>

其中，P_k(f_i)为频率f_i对应振幅。