[發明專利]考慮局部拓撲結構的線條形狀對應方法

有效

• 申請號: 201710720886.0
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107633543B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 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;G06T11/20;G06K9/62
• 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

本發明公開了一種考慮局部拓撲結構的線條形狀對應方法，給定兩個由線條組成的平面形狀，自動建立兩個形狀之間的線條一一對應關系，在對應過程中考慮形狀的局部拓撲結構，本發明顯著提升了形狀之間線條對應的準確性，最終有效解決了線條形狀的對應問題。

技術領域

本發明涉及二維角色動畫技術以及二維線條形狀內插技術領域，尤其是涉及一種實用性好的考慮局部拓撲結構的線條形狀對應方法。

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，傳統的手繪二維動畫需要大量制作時間和高額制作成本。為了輔助二維動畫制作，國內外研發了許多二維動畫制作商業軟件，例如Adobe Flash、Toon Boom Studio等。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，以方便動畫素材的編輯和管理。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。因此，研發智能化的二維動畫技術，以自動生成二維動畫序列，從而有效提高二維動畫的制作效率并降低其制作成本，具有現實的社會和經濟意義。

二維形狀內插是計算機動畫領域中的一項重要技術，被廣泛應用于二維關鍵幀矢量動畫系統中。該技術可以實現相鄰關鍵幀中所包含角色姿態的光滑過渡，從而自動生成關鍵幀之間的角色動畫序列。在實際二維矢量動畫中，一個角色姿態對應著一個二維形狀，通常由一組線條表示而成，其中的若干條線條對應著角色的一個特征(如圖1)。為了實現表示相鄰兩個角色姿態的兩個形狀之間的光滑過渡(如圖3)。，二維形狀內插技術需要解決一個基本問題：如何關聯兩個角色姿態上的特征，即如何建立兩組線條之間的一一對應關系(如圖2)。在繪制角色姿態時，動畫師可以通過按照一定順序來繪制角色上每一特征所對應的線條，以自動實現相鄰角色姿態之間的線條對應。但是，這將極大地限制動畫師的創作自由，最終影響創作效率和質量。一種簡單有效的方法是讓用戶通過手工指定來建立兩組線條之間的對應，但是這需要較多的人工交互，從而降低了制作效率。雖然人們提出了一些自動的線條對應方法，但是這些方法常常產生不正確的對應結果，仍需要較多的手工交互來糾正結果。因此，如何降低人工交互量并保證產生正確的線條對應結果是二維形狀對應方法亟需解決的問題。

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形狀內插方法人工交互量大的不足，提供了一種實用性好的考慮局部拓撲結構的線條形狀對應方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種考慮局部拓撲結構的線條形狀對應方法，包括如下步驟：

(1-1)基于線條相對位置關系的局部拓撲結構

給定兩個線條形狀，分別稱為源形狀和目標形狀；其中，源形狀由一組線條組成，令為目標形狀由一組線條組成，令為

(1-1-1)對于源形狀中的每一根線條如果源形狀中的另一根線條與其距離小于給定閾值，則稱線條為線條的鄰域線條，稱線條的所有鄰域線條的集合為線條的局部鄰域；根據源形狀中的每一根線條及其局部鄰域，建立源形狀在線條處的局部拓撲結構；

(1-1-2)對于目標形狀中的每一根線條如果目標形狀中的另一根線條與其距離小于給定閾值，則稱線條為線條的鄰域線條，稱線條的所有鄰域線條的集合為線條的局部鄰域；根據目標形狀中的每一根線條及其局部鄰域，建立目標形狀在線條處的局部拓撲結構；

(1-2)確定線條之間的相似性度量尺度

在上均勻采樣M個點，令為再在上均勻采樣M個點，令為

利用最小化目標函數計算得到線條到線條的最優旋轉矩陣R_o；

其中，

令和之間的相似性度量尺度為