[發明專利]一種面向基于圖像頭發建模的自適應浮動切線匹配方法

有效

• 申請號: 201710329077.7
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107146273B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 包永堂;齊越
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T13/40
• 分類號: G06T13/40;G06T15/00
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明公開了一種面向基于圖像頭發建模的自適應浮動切線匹配方法，分為3個階段：第1階段從采集的靜態頭發圖像出發，首先生成混合方向場，再構建出靜態三維頭發模型；第2階段，使用自適應的浮動切線匹配方法將第1階段生成的三維頭發模型轉換為基于物理的頭發模型，該階段分為3個步驟，分別為求解發絲段數目、釋放斷點和求解物理參數；第3個階段為動態頭發仿真。本發明相比其他頭發建模方法，既可以保留三維頭發模型的結構細節，又可以將頭發幾何模型轉化為螺旋線表示的物理模型，應用于動態頭發仿真。

技術領域

本發明屬于虛擬現實技術和計算機圖形學領域，特別是基于圖像頭發建模結果的仿真領域，具體的說是對基于圖像頭發建模結果進行物理仿真，生成動態頭發運動序列，包括生成三維靜態頭發模型、自適應的浮動切線匹配以及動態頭發仿真，主要應用于數字游戲、三維影視動畫及化妝廣告等領域。

背景技術

頭發建模和仿真是計算機圖形學領域重要的研究內容之一。當前，一種頭發建模方式是基于物理的方式，但由于在物理方程中存在大量的參數，因此很難產生期望的發型；另一種頭發建模方式是基于圖像的方式。典型的基于圖像的頭發建模方式都是通過方向場重建頭發模型，此類方法能夠生成內部分布相對真實的頭發模型，但頭發模型外部發絲與頭發照片差異較大。大部分基于圖像的頭發建模結果通過三維點序列表示，這種表示方式不能應用于動態頭發仿真。在傳統的超級螺旋線頭發模型中，頭發以超級螺旋線形式表示，能夠適用于動態頭發仿真。

一、基于圖像的頭發建模

近期，一些研究者從多張照片重建三維頭發模型，主要包括(Wei,Y.,Ofek,E.,Quan,L.and Shum,H.2005.Modeling hair from multiple views.ACM Transactions onGraphics(TOG),24,3,816-820)(Paris,S.,Chang,W.,Kozhushnyan,O.I.,Jarosz,W.,Matusik,W.,Zwicker,M.and Durand,F.2008.Hair photobooth:geometric andphotometric acquisition of real hairstyles.ACM Transactions on Graphics(TOG),27,3,30)(Luo,L.,Li,H.and Rusinkiewicz,S.2013.Structure-aware hair capture.ACMTransactions on Graphics(TOG),32,4,76)。他們基于三角化規則生成一個方向場，之后從方向場中追蹤生成頭發模型。這類方法由于沒有考慮頭發的外部結構，重建的發型不能很好的保留頭發外部結構，也不能保證發根及發絲的分布符合真實。

二、基于物理的頭發仿真