[發(fā)明專利]一種利用網(wǎng)格頂點(diǎn)對(duì)角色模型進(jìn)行分割的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010210810.1
• 申請(qǐng)日: 2010-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101866494A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃天羽;李立杰;郝云生;李鳳霞;陳紅倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T15/70
• 分類號(hào): G06T15/70
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對(duì)角色模型進(jìn)行分割的方法，屬于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在三維模型的變形中，通常有以下幾種變形技術(shù)：Morphing方法、FFD變形方法、基于骨骼的變形方法。Morphing方法通過(guò)插值方法實(shí)現(xiàn)變形，F(xiàn)FD變形方法通過(guò)控制包圍三維模型表面的控制體實(shí)現(xiàn)變形，基于骨骼的變形技術(shù)通過(guò)設(shè)置模型表面網(wǎng)格頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)于骨骼的影響權(quán)值實(shí)現(xiàn)變形。

對(duì)于角色模型，通常有兩部分信息包含在其中，表示模型幾何特征的表面網(wǎng)格信息以及表示模型拓?fù)涮卣鞯哪Ｐ凸趋佬畔ⅰ＝巧Ｐ偷淖冃瓮ǔ＞哂幸韵绿攸c(diǎn)：變形發(fā)生在關(guān)節(jié)點(diǎn)附近的區(qū)域，屬于局部變形；變形由一段骨骼圍繞一個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)引起，因此變形后的模型與骨骼的運(yùn)動(dòng)情況一致；模型對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)點(diǎn)自由度多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，導(dǎo)致模型的變形控制比較復(fù)雜。

對(duì)于角色模型的變形，由于各個(gè)變形區(qū)域互相之間基本不受影響，因此，本專利提出一種按照骨骼結(jié)構(gòu)將角色模型分割成若干個(gè)局部模型的方法，每個(gè)局部模型可以按照運(yùn)動(dòng)單元中彎曲和扭轉(zhuǎn)角度分別進(jìn)行變形。運(yùn)動(dòng)單元中包括三個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)A、O、B，其中關(guān)節(jié)點(diǎn)A和O連接成骨骼OA，關(guān)節(jié)點(diǎn)B和O連接成骨骼OB，這樣的結(jié)構(gòu)稱為運(yùn)動(dòng)單元。分割的目的是，通過(guò)將角色模型分割成若干個(gè)局部模型，并對(duì)每個(gè)局部模型分別應(yīng)用較優(yōu)的變形設(shè)置參數(shù)進(jìn)行變形，可以獲得更佳的變形效果，并且由于通過(guò)局部變形簡(jiǎn)化了變形計(jì)算，因此可以提高角色模型的變形速度。此外，還可以通過(guò)從骨骼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中獲取運(yùn)動(dòng)單元中彎曲和扭轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)角色模型的自動(dòng)變形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的缺陷，為了提高角色模型變形速度和變形效果，并將變形與角色模型的骨骼運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的問(wèn)題，提出一種利用網(wǎng)格頂點(diǎn)對(duì)角色模型進(jìn)行分割的方法。

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

首先選取原始模型中相鄰的四個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)A、O、B、C，其中關(guān)節(jié)點(diǎn)A和O連接成骨骼OA，關(guān)節(jié)點(diǎn)B和O連接成骨骼OB，關(guān)節(jié)點(diǎn)B和C連接成骨骼BC。

建立局部模型由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

(1)在原始模型表面網(wǎng)格上關(guān)節(jié)點(diǎn)O附近選擇兩個(gè)頂點(diǎn)P₁、P₂，作為優(yōu)選，應(yīng)當(dāng)使平面OP₁P₂與骨骼OA和骨骼OB各自的夾角大致相等，從而可以得到能夠滿足變形需要的分割結(jié)果。

(2)根據(jù)如下方法獲得平面OP₁P₂的方程系數(shù)，

①計(jì)算三維向量其中×表示向量的叉乘；

②n＝n′/|n′|，變量s＝-n·μ_o；其中μ_o表示關(guān)節(jié)點(diǎn)O在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的向量表示；·表示向量的點(diǎn)乘；

③V＝[n，s]；V存儲(chǔ)了平面OP₁P₂的方程的四個(gè)系數(shù)，

平面方程的系數(shù)是指Ax+By+Cz+D＝0中的A、B、C和D。

(3)在原始模型表面網(wǎng)格上關(guān)節(jié)點(diǎn)B附近選擇兩個(gè)頂點(diǎn)P₁′、P₂′，作為優(yōu)選，應(yīng)當(dāng)使平面BP₁′P₂′與骨骼BO和骨骼BC各自的夾角大致相等，從而可以得到能夠滿足變形需要的分割結(jié)果。

(4)根據(jù)如下方法獲得平面BP₁′P₂′的方程系數(shù)，

①計(jì)算三維向量其中×表示向量的叉乘；

②m＝n″/|n″|，變量s′＝-m·μ_B；其中μ_B表示關(guān)節(jié)點(diǎn)B在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的向量表示；·表示向量的點(diǎn)乘；

③V′＝[m，s′]；V′存儲(chǔ)了平面BP₁′P₂′的方程的四個(gè)系數(shù)；

(5)對(duì)原始模型的每一個(gè)三角形網(wǎng)格，判斷其網(wǎng)格頂點(diǎn)與平面OP₁P₂的關(guān)系，若網(wǎng)格的所有頂點(diǎn)都與關(guān)節(jié)點(diǎn)A在平面OP₁P₂的同一側(cè)，則判定該三角形網(wǎng)格屬于骨骼OA，否則該三角形網(wǎng)格不屬于骨骼OA；若原始模型中不是全部由三角形網(wǎng)格構(gòu)成的，則需要在判斷前將非三角形網(wǎng)格看作多個(gè)三角形組成。

判斷頂點(diǎn)與關(guān)節(jié)點(diǎn)A在平面OP₁P₂的同一側(cè)方法為：

對(duì)網(wǎng)格中的一個(gè)頂點(diǎn)，在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的向量表示為P，關(guān)節(jié)點(diǎn)A在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的向量表示為μ_A，