[發(fā)明專利]一種根據(jù)人體動(dòng)作驅(qū)動(dòng)的雕塑三維模型生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410093523.5
• 申請(qǐng)日: 2014-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103914873A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路通;秦龍飛;邢潤(rùn);王昊;巫義銳;胡煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T19/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 胡建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種根據(jù)人體動(dòng)作驅(qū)動(dòng)的雕塑三維模型生成方法，特別是將改進(jìn)的Kinect動(dòng)作識(shí)別技術(shù)與能夠保存虛擬雕塑三維模型風(fēng)格特征的網(wǎng)格編輯方法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)雕塑三維模型創(chuàng)意生成方法。

背景技術(shù)

隨著數(shù)字雕塑軟件迅猛的發(fā)展，不但在軟件的數(shù)量和功能上有突飛猛進(jìn)的提高，在行業(yè)的應(yīng)用上也有很大的拓展，從游戲行業(yè)到影視動(dòng)畫(huà)再到玩具手辦制作，我們都越來(lái)越多的看到數(shù)字雕塑軟件的身影。并且，數(shù)字雕塑軟件的出現(xiàn)也改變了很多設(shè)計(jì)師的工作流程，強(qiáng)大的雕塑建模功能和顏色繪制功能解放了藝術(shù)家的靈感，可以讓設(shè)計(jì)師把更多的精力關(guān)注在設(shè)計(jì)和創(chuàng)作上，將軟件的操作難度降到最低。

到目前為止，數(shù)字雕塑軟件主要有三個(gè)類別，第一類是以ZBrush為代表的數(shù)字雕塑軟件，這類軟件的主要功能是雕塑建模，它制作模型的功能強(qiáng)大，并且對(duì)多邊形面數(shù)的支持高。第二類是帶有數(shù)字雕塑功能的三維軟件。例如Modo、Silo等，這類軟件的功能更多，由于雕塑模型并不是它們的主要功能，所以在雕塑功能和面數(shù)支持上都比不上前一類軟件，但使用這類軟件可以避免在不同的軟件中頻繁切換。另外現(xiàn)在也有越來(lái)越多的三維軟件集成了數(shù)字雕塑功能，例如3D?Max和Maya。第三類是一些工業(yè)設(shè)計(jì)方面的軟件，比較著名的有FreeForm等，一些浮雕軟件也可以歸在這個(gè)類別里，這些軟件相對(duì)于前兩類軟件應(yīng)用的范圍更專一，使用的用戶也少很多。

我們應(yīng)該看到，雖然這些軟件為專業(yè)用戶（雕塑工作者）和非專業(yè)用戶提供了強(qiáng)大建模功能，但沒(méi)有提供用于藝術(shù)創(chuàng)新的平臺(tái)和合理便捷的交互方式，這讓許多傳統(tǒng)雕塑家對(duì)這些優(yōu)秀的軟件不屑一顧。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是針對(duì)雕塑創(chuàng)作過(guò)程當(dāng)中實(shí)體雕塑后期修改費(fèi)時(shí)費(fèi)力以及雕塑創(chuàng)新過(guò)程中創(chuàng)新思想難以具體呈現(xiàn)的問(wèn)題，提供一種新穎的利用Kinect動(dòng)作識(shí)別技術(shù)和網(wǎng)格編輯技術(shù)，為雕塑姿態(tài)調(diào)整提供可視化方法并能保存雕塑的風(fēng)格特征。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種根據(jù)人體動(dòng)作驅(qū)動(dòng)的雕塑三維模型生成方法，包括以下步驟：

步驟1：輸入虛擬雕塑三維模型，該雕塑模型由一組三角面片構(gòu)成（虛擬雕塑文件只需滿足能夠提取頂點(diǎn)信息和三角面片信息，類型可以任意給定）；

步驟2：分析虛擬雕塑三維模型，保存其頂點(diǎn)信息V，邊信息E以及三角面片信息Triangle，然后計(jì)算頂點(diǎn)，邊和三角面片之間的拓?fù)潢P(guān)系，包括每個(gè)頂點(diǎn)的鄰接頂點(diǎn)，鄰接面，鄰接邊，每個(gè)三角面片的鄰接面以及每條邊的鄰接面；

步驟3：根據(jù)步驟2中得到的頂點(diǎn)，邊和三角面片信息以及它們之間的拓?fù)潢P(guān)系，構(gòu)造虛擬雕塑中頂點(diǎn)之間的測(cè)地距離矩陣；

步驟4：選擇驅(qū)動(dòng)虛擬雕塑三維模型的控制點(diǎn)，所選擇的控制點(diǎn)分為兩類：視覺(jué)引導(dǎo)點(diǎn){v_guide}和雕塑骨架點(diǎn)。這兩類控制點(diǎn)在雕塑姿態(tài)調(diào)整的過(guò)程中所起的作用不同，視覺(jué)引導(dǎo)點(diǎn)用來(lái)引導(dǎo)雕塑姿態(tài)改變，雕塑骨架點(diǎn)根據(jù)用戶的需要用來(lái)約束雕塑姿態(tài)的改變，保存形態(tài)特征。

其中n_ske表示雕塑骨架點(diǎn)的數(shù)目，1≤guide,skeleton1,skeleton2,...skeletonnske≤nver]]>且n_control=n_ske+1，n_control表示兩類控制點(diǎn)的總數(shù)目，；

步驟5：計(jì)算由控制點(diǎn)形成的特征空間，特征空間由視覺(jué)引導(dǎo)點(diǎn)生成，同時(shí)受到雕塑骨架點(diǎn)的影響，在最終的特征空間中，每個(gè)頂點(diǎn)的特征值與該頂點(diǎn)到視覺(jué)引導(dǎo)點(diǎn)的距離成正比，與該頂點(diǎn)到雕塑骨架點(diǎn)的距離成反比，在極端情況下，視覺(jué)引導(dǎo)點(diǎn)位置處的特征值為1，雕塑骨架點(diǎn)位置處的特征值為0；

步驟6：?jiǎn)?dòng)Kinect攝像頭，用戶處于攝像頭能夠識(shí)別的區(qū)域，利用Kinect提供的骨架追蹤技術(shù)，獲取用戶的骨架圖像和深度圖像；