[發明專利]運動可控的形狀插值方法

有效

• 申請號: 201710511007.3
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107392985B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 楊文武
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: G06T13/80
• 分類號: G06T13/80
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;閻忠華

本發明公開了一種運動可控的形狀插值方法，本發明給定一個源形狀和一個目標形狀，使用基于三角化的形狀插值方法生成初始的形狀過渡序列，用戶在源形狀上定義一個局部或者全局骨架，自動為中間過渡形狀和目標形狀派生出對應的骨架位置，用戶在任一過渡形狀上編輯骨架，算法自動把骨架變化作用到整個過渡序列，從而生成出所需的運動動態。本發明提供了一種簡單直觀的運動姿態控制方法，允許用戶通過簡單的骨架操作，來編輯整個形狀過渡序列中的運動姿態，從而生成出更加逼真生動的動畫序列。

技術領域

本發明涉及二維角色動畫技術領域，尤其是涉及一種運動可控的形狀插值方法。

背景技術

在政府的大力支持下，國內動漫產業近年來發展迅速，動漫產量亦大幅提升。然而，通過傳統的手繪方式制作二維動畫需要大量時間以及高額制作成本。國內外研發了許多二維商業動畫軟件，例如Adobe Flash、Toon Boom Studio等，以輔助二維動畫制作。這些商業軟件主要實現了所謂的“無紙卡通”功能，即把傳統的動畫師紙上繪畫轉為讓動畫師通過數位板在計算機上繪畫，以方便素材的編輯和管理。但是，動畫師仍需要一幀一幀地繪制二維動畫序列，工作量仍然非常巨大。

二維形狀漸變是計算機動畫領域中的一項重要技術，能夠光滑地過渡一個形狀到另一個形狀。給定兩個包含二維矢量形狀的關鍵幀，通過過渡一個關鍵幀中的形狀到另一個關鍵幀中的形狀，可以自動生成關鍵幀之間的動畫序列。因此，二維形狀漸變技術被廣泛應用于二維關鍵幀動畫系統中。在實際使用中，動畫師常常希望調整動畫序列中的運動動態，以產生更加生動逼真的動畫序列。因此，需要在形狀漸變過程中提供一種簡單直觀的運動動態控制方法。

發明內容

本發明的發明目的是為了克服現有技術中的二維繪制工作量大的不足，提供了一種運動可控的形狀插值方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種運動可控的形狀插值方法，其特征是，包括如下步驟：

(1-1)源形狀和目標形狀的同構三角化生成

給定一個源形狀和一個目標形狀，用戶在源形狀和目標形狀上分別放置多邊形邊界，使用同構三角形算法為源形狀和目標形狀生成一對同構三角化，所述同構三角化包含源三角形網格和目標三角形網格，三角形網格和目標三角形網格的頂點一一對應，且具有相同的連接邊結構中；

其中，源三角形網格覆蓋了源形狀，目標三角形網格覆蓋了目標形狀，因此源形狀可以作為源三角形網格的紋理，目標形狀可以作為目標三角形網格的紋理。

(1-2)基于圓盤的近似剛性插值方法；

(1-3)運動可控的形狀過渡

首先，用戶在源形狀上定義一個局部或者全局骨架，骨架上的每個點均落在源三角形網格的一個三角形中；根據源三角形網格和目標過渡三角形網格序列之間的三角形一一對應關系，使用重心映射，為過渡三角形網格和目標三角形網格派生出對應的骨架位置；

用戶編輯任一插值時刻t對應的過渡三角形網格上的骨架，t∈(0，1)，產生出新骨架姿勢，設定被編輯過的骨架為“控制骨架”；通過雙層傳播機制，將控制骨架上的編輯效果傳遞到整個形狀插值序列，產生所需的運動動態。

本發明是一種運動可控的形狀插值方法。相比于已有的形狀插值方法，本發明提供了一種簡單直觀的運動姿態控制方法，允許用戶通過簡單的骨架操作，來編輯整個形狀過渡序列中的運動姿態，從而生成出更加逼真生動的動畫序列。

作為優選，步驟(1-2)包括如下步驟：