[發明專利]一種基于雙四元數的手運動的三維模擬方法

有效

• 申請號: 201210397401.6
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102930599A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 馮結青;萬華根;朱書敬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于雙四元數的手運動的三維模擬方法，包括如下步驟：

(1)輸入待建模的虛擬手網格模型及其對應的運動骨骼模型；

(2)確定虛擬手網格模型中各頂點初始位置以及各頂點的法線；

(3)手運動時，計算所述運動骨骼模型中每個關節點的雙四元數；

(4)針對虛擬手網格模型中每一個頂點查找與其相綁定的骨骼所對應的雙四元數，對查找到的所有雙四元數賦以各自的權重值，再計算線性混合后的雙四元數；

所述骨骼所對應的雙四元數為該骨骼根關節點所對應的雙四元數；

(5)單位化線性混合后的雙四元數；

(6)根據單位化后的雙四元數，計算所有頂點變形后的頂點位置及法線，對運動的手進行三維模擬。

2.如權利要求1所述的基于雙四元數的手運動的三維模擬方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的計算每個關節點的雙四元數，具體包括步驟：

(a)檢測當前關節點的父關節點，計算該父關節點的雙四元數。

(b)計算當前關節點的雙四元數。

3.如權利要求2所述的基于雙四元數的手運動的三維模擬方法，其特征在于，步驟(b)中，所述的計算當前關節點的雙四元數，包括步驟：

若當前關節點沒有父關節點，根據當前關節點的旋轉、平移運動，計算出對應的雙四元數；

若當前關節點有父關節點，根據當前關節點的旋轉、平移運動，計算出待修正的雙四元數，該待修正的雙四元數乘以當前關節點的父關節點的雙四元數后，得到當前關節點的最終雙四元數。

4.如權利要求1所述的基于雙四元數的手運動的三維模擬方法，其特征在于，步驟(4)中，所述的計算線性混合后的雙四元數的步驟包括：

將查找到的所有雙四元數分別乘以各自對應的權重值，然后進行累加即得到線性混合后的雙四元數。

5.如權利要求1所述的基于雙四元數的手運動的三維模擬方法，其特征在于，步驟(5)中，單位化后的雙四元數表示形式為：

q₀、q_ε是四元數，且q₀、q_ε分別為雙四元數的實部與對偶部分；ε是對偶單元，滿足ε²＝0；

步驟(6)中，頂點變形后的頂點位置為：

v′＝v+2d₀×(d₀×v+a₀v)+2(a₀d_ε-a_εd₀+d₀×d_ε)

頂點變形后的法線為：

v_n＝v_n+2d₀×(d₀×v_n+a₀v_n)

式中，v、vn為頂點初始位置及法線，

a₀為實部q₀的標量部分；

d₀為實部q₀的向量部分；

a_ε為對偶部分q_ε的標量部分；

d_ε為對偶部分q_ε的向量部分；

v、v_n為頂點變形后的位置與法線。