[發明專利]二維動畫角色動作的重定向方法

無效

• 申請號: 201310092164.7
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103116903A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 俞俊;宋智軍;周昌樂
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06T13/80
• 分類號: G06T13/80
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及二維動畫的制作，尤其涉及二維動畫角色動作的重定向方法。

背景技術

當前，高質量的二維動畫有著廣泛的應用領域，包括影視、娛樂、教育、廣告等多個領域。我國“十一五”規劃綱要明確提出，鼓勵數字內容產業發展，而當前“十二五”規劃建議也提出，要把文化作為支柱產業來發展。動漫產業作為數字內容產業和文化產業一個重要方面，必將成為我們國家在“十二五”期間極具爆發力的一個產業。

目前，二維動畫制作一般采用基于關鍵幀的方法，其主要步驟包括關鍵幀繪制，中間幀繪制以及著色等。這些步驟枯燥繁瑣，且制作效率低，是制約動畫發展的瓶頸。隨著相關技術的發展，二維動畫制作過程中的很多工作和任務已經可以由計算機輔助完成。但是，因二維動畫制作流程的特殊性，目前的計算機輔助動畫主要還是指動畫的后期制作階段。其主要的中間幀繪制及著色，由于無法實現動畫角色的動作重定向，使得新動畫片的制作效率極低。另一方面，動畫師對已有的成品和半成品二維動畫，無法進行有效復用。因此，二維動畫角色的動作重定向會發揮已有動畫數據的資源優勢，減輕動畫師的工作負擔，進而縮短動畫制作的周期，具有重大的實踐應用價值。

在目前的二維動畫角色的匹配研究中，早期的J.Fekete等（J.Fekete,E.Bizouarn,E.Cournarie,T.Galas,and?F.Taillefer,TicTacToon:a?paperless?system?for?professional2D?animation[A],In?Proceedings?of?Computer?Graphics?and?Interactive?Techniques,USA,1995,79–90）提出了二維動畫制作系統“TicTacToon”，即商業軟件“Toon?Boom?Studio”的原型。該系統通過一整套數字化方法(digitalization)幫助動畫師實現“無紙化”卡通動畫制作。然而在動畫角色形象設計、動作設計方面，“TicTacToon”及之后的“Toon?Boom?Studio”依然靠人力完成，即由動畫師手工繪制完成。其后，人們開始利用計算機來輔助動畫制作，許多動畫制作的工作如關鍵幀插值、顏色填充等可以由計算機完成，在一定程序上減輕了動畫師的工作負擔。但即使利用這些工具，二維動畫的制作仍然是比較困難的，要求動畫師有較好的美術功底和動畫制作基礎。比如制作一段二維動畫角色的運動，動畫師需要設計并繪制該運動的關鍵幀。因此，將已有的二維動畫中提取角色的運動風格并將得到的風格應用到新的二維動畫角色生成新的運動，從而實現對已有二維動畫角色運動數據的重用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在二維動畫制作環境下的二維動畫角色動作的重定向方法。

本發明包括以下步驟：

1)基于兩個形狀相似的源動畫角色和目標動畫角色，在參考源動畫角色和目標動畫角色的基礎上，定義目標動畫角色的骨架結構；

2)對源動畫角色進行骨架提取，并對骨架進行特征描述，采用特征描述算法，為骨架數據分配尺度和方向并生成高維特征向量；

3)基于步驟2)中已獲得的骨架數據，分析源動畫角色中的骨架數據的運動軌跡，得到源動畫角色的骨架運動軌跡；

4)依據步驟3)中所得到的源動畫角色的骨架運動軌跡，并結合步驟1)所定義的目標動畫角色的骨架，采用骨架運動軌跡數據的重定向算法，實現源動畫角色的骨架運動軌跡到目標動畫角色的骨架軌跡的生成；

5)依據步驟4)中所得到的目標動畫角色的骨架運動軌跡，并結合步驟1)所定義的目標動畫角色的骨架，采用目標動畫角色的骨架驅動算法，實現骨架驅動形狀的變形，從而實現二維動畫角色動作的重定向方法。

在步驟2)中，所述對源動畫角色進行骨架提取可采用離散曲線進化算法計算源動畫角色的骨架拓撲結構，并對骨架描述為尺度不變性和旋轉不變性，具體方法如下：

（2.1）對源動畫角色，計算出源動畫角色形狀的中軸，再通過剪枝，將多余的中軸線裁剪掉，得到骨架的拓撲結構，對骨架P的特征信息p_i和q相對其余n-1個特征信息的直方圖h_i：

h_i(k)＝#{q≠p_i:(q-p_i)∈bin(k)}

其中，直方圖h_i表示特征p_i的尺度空間，k表示特征的維度，bin(k)是在k維度下的極坐標空間；

（2.2）通過以下公式計算骨架特征的尺度空間：