[发明专利]分阶段的精确形状匹配方法

说明书

本发明公开了一种分阶段的精确形状匹配方法，本发明给定两个形状，每个形状分别由一组线条组成，算法分两阶段自动完成两组线条之间的一一对应关系；在第一阶段，算法通过严格保持所谓的线条“模糊拓扑”来得到具有高可信度的线条对应；在第二阶段，根据第一阶段获得的高可信度对应，算法利用线条之间的相邻信息，进一步为其余线条建立对应关系，最终完成所有线条之间的一一对应；通过分阶段的建立线条对应关系，本发明能够有效控制对应的精确性和鲁棒性，最终产生高质量的形状匹配结果。

技术领域

本发明涉及二维线条形状内插技术领域，尤其是涉及一种可有效降低人工交互量的分阶段的精确形状匹配方法。

背景技术

在政府的大力支持下，国内动漫产业近年来发展迅速，动漫产量亦大幅提升。然而，传统的手绘二维动画需要大量制作时间和高额制作成本。为了辅助二维动画制作，国内外研发了许多二维动画制作商业软件，例如Adobe Flash、Toon Boom Studio等。上述商业软件主要实现了所谓的“无纸卡通”功能，即把传统的动画师纸上绘画转为让动画师通过数位板在计算机上绘画，以方便动画素材的编辑和管理。但是，动画师仍需要一帧一帧地绘制二维动画序列，工作量仍然非常巨大。因此，研发智能化的二维动画技术，以自动生成二维动画序列，从而有效提高二维动画的制作效率并降低其制作成本，具有现实的社会和经济意义。

二维形状内插是计算机动画领域中的一项重要技术，被广泛应用于二维关键帧矢量动画系统中。该技术可以实现相邻关键帧中所包含角色姿态的光滑过渡，从而自动生成关键帧之间的角色动画序列。在实际二维矢量动画中，一个角色姿态对应着一个二维形状，通常由一组线条表示而成，其中的若干条线条对应着角色的一个特征。

为了实现表示相邻两个角色姿态的两个形状之间的光滑过渡，二维形状内插技术需要解决一个基本问题：如何关联两个角色姿态上的特征，即如何建立两组线条之间的一一对应关系。在绘制角色姿态时，动画师可以通过按照一定顺序来绘制角色上每一特征所对应的线条，以自动实现相邻角色姿态之间的线条对应。

但是，上述解决问题会极大地限制动画师的创作自由，最终影响创作效率和质量。一种简单有效的方法是让用户通过手工指定来建立两组线条之间的对应，但是需要较多的人工交互，降低了制作效率。虽然人们提出了一些自动的线条对应方法，但是这些方法常常产生不正确的对应结果，仍需要较多的手工交互来纠正结果。

因此，如何降低人工交互量并保证产生正确的线条对应结果是二维形状对应方法亟需解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的形状匹配方法需要较多的手工交互的不足，提供了一种可有效降低人工交互量的分阶段的精确形状匹配方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种分阶段的精确形状匹配方法，包括如下步骤：

(1-1)设定源形状中线条的“模糊拓扑”；

(1-1-1)给定一个由一组线条组成的源形状{S_i}，设S为源形状中的任一根线条；其中，μ_S(S_i)为线条S_i的各个端点到线条S的最小距离；

(1-1-2)给定一个阈值α，对于形状中的任意一对线条S_i和S_j，如果或者则称线条S_i和S_j之间存在内在连接关系，也称为α-连接；

(1-1-3)设S在源形状中的“模糊拓扑”为一个有序点集，记为F_S＝{p₁，p₂，...，p_k，...}；

(1-2)设定目标形状中线条的“模糊拓扑”；