[發明專利]一種數據驅動的近岸涌浪動畫合成方法及系統

有效

• 申請號: 201610115647.8
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105608727B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 朱登明;商柳;張娟;魏毅;王兆其
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06T13/60
• 分類號: G06T13/60
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

1.一種數據驅動的近岸涌浪動畫合成方法，其特征在于，包括：

步驟1，對水面視頻的單目視頻進行重建，獲取所述單目視頻的高度場數據，對所述水面視頻進行開運算重建與閉運算重建，獲取涌浪掩膜，通過形態學細化算法對所述涌浪掩膜進行處理，獲取涌浪骨架信息；

步驟2，根據所述涌浪掩膜、所述涌浪骨架信息，創建快速涌浪高度變化模型，通過所述快速涌浪高度變化模型并根據所述高度場數據，獲取幀序列圖；

步驟3，獲取用戶輸入涌浪的目標形狀，并將所述幀序列圖中的涌浪初始形狀變化成所述目標形狀，并將所述目標形狀生成動畫；

其中所述快速涌浪高度變化模型具體為：為了在涌浪平滑下降的同時保持水面的細節，在開始時將涌浪高度h分為涌浪基底面高度h_base與水面細節高度h_detail兩部分：

h＝h_base+h_detail

其中，通過高斯平滑所述高度場數據，提取所述水面視頻的近似水面高度，將所述高度場數據減去所述近似水面高度，獲取水面細節高度h_detail；

涌浪線部分最終下降到與周圍同樣的高度，最終下降到的高度為h_end，

其中w表示所述水面視頻中的涌浪圖像，表示所述涌浪掩膜，dilate()表示膨脹操作，在所述水面視頻的每一幀中，涌浪需要下降的高度h_diff為：

h_diff＝(h-h_end)(1-ratio)

其中ratio表示涌浪線部分下降后高度相比涌浪基底面的高度差與原始高度差的比率，不同的下降模式，ratio的計算方式不同，如果按照指數形式下降，則第i幀的ratio取值為：

其中N表示所述水面視頻的總幀數，如果是線性形式，則

為了使涌浪自然下降，將h_diff作為涌浪骨架上需要下降的高度，而骨架周圍的點采用徑向基函數來控制涌浪線徑向方向上各點的實際下降高度，根據涌浪的基本形態，采用高斯函數G作為徑向基函數：

是波浪骨架第i行的位置。

2.如權利要求1所述的數據驅動的近岸涌浪動畫合成方法，其特征在于，所述步驟3中用戶通過參數曲線與勾勒曲線兩種輸入方式，獲取所述目標形狀。

3.如權利要求2所述的數據驅動的近岸涌浪動畫合成方法，其特征在于，用曲線上的像素點表示涌浪的形狀，則初始形狀與目標形狀分別表示為：

其中，表示所述涌浪初始形狀，p_i表示所述涌浪初始形狀上的點，x_i、y_i表示點p_i的橫縱坐標；表示所述目標形狀，q_i表示所述目標形狀上的點，x'_i、y'_i表示其點qi的橫縱坐標，n表示點的個數，N表示整數，所述涌浪初始狀態與所述目標形狀上點的個數相同，坐標都為整數，且yi＝y'_i；

由所述涌浪初始形狀到所述目標形狀，得到形狀序列其中通過線性差值得到即第i幀的目標形狀，w為所述水面視頻中的涌浪圖像：

N_frame表示變形過程經歷的幀的總數量。

4.如權利要求3所述的數據驅動的近岸涌浪動畫合成方法，其特征在于，采用非參數采樣紋理合成方法對涌浪平移留下的空洞進行填補。