[發明專利]一種三維模型換貼圖和變形方法

有效

• 申請號: 201710942109.0
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107945285B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 鄭哲
• 申請（專利權）人: 浙江慧腦信息科技有限公司
• 主分類號: G06T19/20
• 分類號: G06T19/20;G06T3/60;G06T3/00;G06T7/33
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明公開了一種三維模型換貼圖和變形方法，包括建立標準三維模型、設定骨骼綁定蒙皮、制作標準貼圖并獲取標準特征數據、獲取實例相片和實例特征數據，對實例相片做拓撲變形使之與標準貼圖在關鍵點上重合而成為實例貼圖，用實例貼圖替代標準貼圖與蒙皮結合，通過分析實例特征數據與標準特征數據的差異，讓相關的骨骼做縮放旋轉，從而驅動模型蒙皮變形等過程，最終使模型換上相片作為貼圖并進行變形，使其看起來與實例相似。本變形方法具有操作簡單、貼圖與模型匹配精確、模型變形準確、實現容易等優點。

技術領域

本發明涉及一種三維模型形態控制方法，屬于軟件系統三維模型控制領域，根據其特點我們命名為“相片驅動變形法”，這種控制方式適用于各種軟件系統中對三維模型貼圖的更換和形狀的控制，特別適合于人體等復雜的三維模型的變形控制。

背景技術

現行軟件系統中有各種各樣的三維模型換貼圖和變形方法，通常需要通過專業圖片處理軟件對貼圖做精細調整才能匹配到三維模型上，否則容易產生明顯的匹配錯位；三維模型的變形通常要對實例進行三維測量，在經過復雜的計算驅動模型變形，需要特定的設備和復雜的流程；或直接通過三維掃描建模，不同實例的模型網格不一致，無法與標準的服裝模型等自由搭配；另一些通過數據變形的方式只能變形而沒有把貼圖換成對象的相片。上述方法通常要大型計算機或服務器端高性能計算機才能實現，不能滿足以手機等常用設備為載體的日常應用中。

發明內容

為了解決現有手機等常用設備中不能方便地對模型進行按實例對象更換貼圖和進行三維變形，使模型接近實例對象，從而實現如人體換裝、化妝、換發型等各種應用；本發明提供了一種可以通過手機等常用智能設備實現對軟件應用中模型進行按實例更換貼圖和進行三維變形的方法。

實施本發明上述目的而采用的技術措施如下所述：

一種三維模型換貼圖和變形方法，主要包括如下步驟：

1）按對象的標準形狀或關鍵特征的平均尺寸建立對象的標準三維模型蒙皮，模型蒙皮由網格點、相鄰網格點之間的網格線、相鄰網格線圍成的網格面組成；

2）根據對象模型變形和動作的需求建立模型骨骼系統，模型骨骼系統由多個呈父子或兄弟關系的模型骨骼組成，分別通過各維度方向上的縮放、旋轉和移位驅動對應的網格點變形，從而帶動網格線和網格面變形；

3）同一個網格點可以由一個或多個模型骨骼驅動，通過權重設置每個模型骨骼驅動網格點的能力比例；

4）從標準視角方向展開模型蒙皮成平面狀， 選取部分位于輪廓線、轉折面和交叉點上的網格點作為特征關鍵點，把特征關鍵點的位置坐標，保存為標準特征數據；

5）按標準視角獲取模型應用對象的實例相片，在實例相片上設置與平面狀模型蒙皮上特征關鍵點對應的特征關鍵點，把特征關鍵點的位置坐標保存為實例特征數據；

6）對實例相片進行二維拓撲變形，使實例相片中的特征關鍵點移動到平面狀模型蒙皮中對應特征關鍵點的位置，保存拓撲變形后的實例相片為實例貼圖；

7）用實例貼圖與平面狀模型蒙皮貼合后，經逆向三維變形后貼附在三維模型表面，且各特征關鍵點與模型蒙皮上對應的特征關鍵點形成重合關系。

8）通過計算分析實例特征數據與標準特征數據的差異，讓相關的骨骼做縮放、旋轉或移位，從而驅動模型蒙皮變形，使貼附在模型蒙皮上的實例貼圖從標準視角看起來與拓撲變形前的實例相片相似，保存骨骼驅動參數數據。

9)每次調用該實例對象的三維模型時，用實例貼圖與模型蒙皮相貼合，用對應的骨骼驅動數據驅動骨骼，即可把模型變得與實例對象極為相似。