基于深度感知的三维皮影戏制作方法技术

基于深度感知的三维皮影戏制作方法，属于数字皮影戏制作技术领域。本发明专利技术是为了解决现有皮影戏传承方式不能真实反映皮影表演的虚实变换，并不能适应性的匹配皮影花纹的问题。它首先将待制作皮影人物整体图像作为三维模型制作模块的前视图，以作为皮影人物三维模型的参照；再制作皮影人物全部身体部件平面模型；对所述平面模型进行表面颜色的贴图；将待制作皮影人物全部身体部件平面模型按序缀接，形成皮影人物三维模型；将皮影人物三维模型与所有骨骼建立绑定；将皮影人物三维模型的所有骨骼与相应人体骨骼关节的三维坐标信息建立映射关系；再用人体骨骼运动序列控制皮影人物三维模型的骨骼运动。本发明专利技术用于三维皮影戏制作。

【技术实现步骤摘要】
基于深度感知的三维皮影戏制作方法
本专利技术涉及基于深度感知的三维皮影戏制作方法，属于数字皮影戏制作

技术介绍
皮影戏起源于汉代，是世界上最早供人观赏的幕影艺术。皮影艺术经历千百年的发展和传承，与民间习俗相互承载、与地方传统和民俗文化相互融合，其造型技术形式独特，具有特殊的表现力和形式美感，是我国传统说唱表演艺术与民间工艺美术完美结合而成的独特艺术品种，曾经是人们日常生活娱乐的重要组成部分。然而，随着其他艺术形式以及信息技术的出现与飞速发展，人们逐渐习惯通过电视、个人计算机与互联网足不出户地获取信息以及进行娱乐互动，丰富多彩的现代娱乐设施，令人应接不暇的高科技产品，使皮影戏的观众严重流失。此外，皮影戏仍主要以师徒教学的方式传承，皮影影人制作工艺复杂且难于保存，表演需在特定场地进行，唱腔方言化很难为大范围受众所接受，很多皮影戏的造型、剧目以及唱腔都是传统表演的再现，很少呈现新剧本、新造型、新的表演形式，致使皮影戏在当代的传承陷入困境。以一同被列入世界非物质文化遗产的望奎皮影戏为例，皮影戏传承人与其他表演艺人的平均年龄已超过70岁，却仍没有明确的传承人，该项非物质文化遗产几乎面临失传的危险境地。皮影戏濒临消亡的现状已经引起了很多学者的注意，开始采用不同思路对皮影戏进行保护与传承。部分学者从皮影戏的表演形式的传承入手，如西安电子科技大学的付少锋等人使用智能机器人代替皮影影人进行皮影戏表演、西安理工大学的汤奥斐等人用机械自动化的控制方式代替传统皮影艺人使用操纵杆控制皮影影人在表演空间的运动。但机器人或经机械控制的表演动作始终需按照预先设置的程式进行，僵化且不自然，只能机械地模仿皮影其形，而无法传其神。另一部分学者从皮影影人雕制工艺复杂且难于保存的困境入手，如西北大学的华庆一等人对传统皮影影人的各组成部分及皮影背景进行扫描并数字化，提出二维皮影人物与皮影背景的建模方法，实现一种基于互联网的使用鼠标进行交互的数字皮影戏制作方法。北京工业大学的蔡建平等人使用手工画制的传统皮影人物为素材构建基于Flash二维动画制作软件的皮影戏数字表演平台，允许用户使用鼠标与触摸屏实现交互式的皮影戏动画制作。但这些方法仅仅是形成了具有皮影风格的二维动画配以相近风格的背景音乐，实难达到传承皮影艺术的目的，且皮影艺术中所强调的表演者的即兴发挥以及与观众的实时互动也难以恰当表达。华东师范大学的温岩等人采用基于Kinect的体感控制方法，建立皮影表演者与二维数字皮影人物间的动作联系，力图以表演者的躯体动作控制皮影人物进行表演，以使远程客户端计算机屏幕可观赏到皮影戏的表演。但该方法仅使用人体运动的二维信息以模仿皮影人物在影幕平面上的水平移动方式，并未真实反映皮影表演时通过远离与靠近影幕所呈现的虚实变换效果。也就是说，虽然传统皮影的表演是通过影幕的透光效果实现的，但皮影人物并非紧贴在影幕上运动，而是在影幕平面与影幕后方所构成的三维空间中模仿真实的人体运动。电子科技大学的邱航等人公开了一种将普通的三维模型风格化为具有传统皮影审美特点的三维皮影模型制作方法，但应用该方法制作而成的三维皮影模型具有一定的厚度，与传统皮影模型几乎无厚度的特点不符，且简单地将一些传统皮影的花纹随机风格化到所生成的皮影模型中也有悖于皮影数字化保护与传承。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有皮影戏传承方式不能真实反映皮影表演的虚实变换，并不能适应性的匹配皮影花纹的问题，提供了一种基于深度感知的三维皮影戏制作方法。本专利技术所述基于深度感知的三维皮影戏制作方法，它包括以下步骤：步骤一：将待制作皮影人物整体图像作为三维模型制作模块的前视图，该前视图作为皮影人物三维模型的参照，所述待制作皮影人物整体图像呈现手脚90度动作；步骤二：根据所述前视图建立待制作皮影人物全部身体部件平面模型；步骤三：对待制作皮影人物全部身体部件平面模型进行表面颜色的贴图；步骤四：调整待制作皮影人物全部身体部件平面模型的位置，并将其按序缀接，形成皮影人物三维模型；步骤五：建立皮影人物三维模型的所有骨骼，再通过骨骼的蒙皮，将皮影人物三维模型与所有骨骼建立绑定；步骤六：采用深度传感器捕捉人体骨骼运动，获得所有人体骨骼关节的三维坐标信息，将皮影人物三维模型的所有骨骼与相应人体骨骼关节的三维坐标信息建立映射关系；再利用捕捉的人体骨骼运动序列控制皮影人物三维模型的所有骨骼运动，同步播放录制的表演者唱腔或伴奏乐曲，实现三维皮影戏制作。步骤一中待制作皮影人物整体图像的获得方法为：拍摄获得待制作皮影人物整体相片，采用图像处理工具对待制作皮影人物整体相片进行背景抠除，然后保存为png格式文件作为待制作皮影人物整体图像。步骤二中建立待制作皮影人物全部身体部件平面模型的具体方法为：在三维模型制作模块中，根据步骤一中所述的作为三维模型制作模块的前视图的待制作皮影人物整体图像，新建平面模型，修改该新建平面模型的参数依次获得头茬部件P1平面模型、上身P2平面模型、右大臂P3平面模型、右小臂P4平面模型、右手P5平面模型、左大臂P6平面模型、左小臂P7平面模型、左手P8平面模型、右上腿P9平面模型、右下腿P10平面模型、右脚P11平面模型、左上腿P12平面模型、左下腿P13平面模型和左脚P14平面模型；所述修改该新建平面模型的参数的修改依据为：将待制作皮影人物拆解为头茬、两个上臂、两个小臂、两只手、一个身子、两个大腿、两个小腿以及两只脚共14个身体部件，分别拍摄获得所述14个身体部件的正反面相片，采用图像处理工具分别对14个身体部件的正反面相片进行背景抠除，然后分别保存为png格式文件作为相应新建平面模型的参数修改依据。步骤三中对待制作皮影人物全部身体部件平面模型进行表面颜色的贴图的具体方法为：在三维模型制作模块中，遵循从左至右，从上到下的顺序，对所有身体部件平面模型进行贴图：首先选择头茬部件P1平面模型，创建其Z轴方向的平面贴图，然后使用与头茬部件P1平面模型对应身体部件的png格式文件对头茬部件P1平面模型进行表面颜色的贴图；然后依此方式，依次对14个身体部件平面模型进行表面颜色的贴图。步骤四中形成皮影人物三维模型的具体方法为：当头茬部件P1朝向右侧时：移动Z轴方向，正方向表示前移，负方向表示后退；按以下层次顺序将14个身体部件平面模型缀接：上身P2平面模型覆盖头茬部件P1平面模型；右手P5平面模型覆盖右小臂P4平面模型，右小臂P4平面模型覆盖右大臂P3平面模型，右大臂P3平面模型覆盖上身P2平面模型；右脚P11平面模型覆盖右下腿P10平面模型，右下腿P10平面模型覆盖右上腿P9平面模型，右上腿P9平面模型覆盖上身P2平面模型；上身P2平面模型覆盖左大臂P6平面模型，左大臂P6平面模型覆盖左小臂P7平面模型，左小臂P7平面模型覆盖左手P8平面模型；上身P2平面模型覆盖左上腿P12平面模型，左上腿P12平面模型覆盖左下腿P13平面模型，左下腿P13平面模型覆盖左脚P14平面模型；形成皮影人物三维模型。步骤五中将皮影人物三维模型与所有骨骼建立绑定的具体方法为：建立皮影人物三维模型的所有骨骼分别为15个关节点：头部关节S1、双肩中央S2、右肩关节S3、右肘关节S4、右腕关节S5、左肩关节S6、左肘关节S7、左腕关节S8、臀部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于深度感知的三维皮影戏制作方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一：将待制作皮影人物整体图像作为三维模型制作模块的前视图，该前视图作为皮影人物三维模型的参照，所述待制作皮影人物整体图像呈现手脚90度动作；步骤二：根据所述前视图建立待制作皮影人物全部身体部件平面模型；步骤三：对待制作皮影人物全部身体部件平面模型进行表面颜色的贴图；步骤四：调整待制作皮影人物全部身体部件平面模型的位置，并将其按序缀接，形成皮影人物三维模型；步骤五：建立皮影人物三维模型的所有骨骼，再通过骨骼的蒙皮，将皮影人物三维模型与所有骨骼建立绑定；步骤六：采用深度传感器捕捉人体骨骼运动，获得所有人体骨骼关节的三维坐标信息，将皮影人物三维模型的所有骨骼与相应人体骨骼关节的三维坐标信息建立映射关系；再利用捕捉的人体骨骼运动序列控制皮影人物三维模型的所有骨骼运动，同步播放录制的表演者唱腔或伴奏乐曲，实现三维皮影戏制作。

【技术特征摘要】
1.一种基于深度感知的三维皮影戏制作方法，它包括以下步骤：步骤一：将待制作皮影人物整体图像作为三维模型制作模块的前视图，该前视图作为皮影人物三维模型的参照，所述待制作皮影人物整体图像呈现手脚90度动作；步骤二：根据所述前视图建立待制作皮影人物全部身体部件平面模型；步骤三：对待制作皮影人物全部身体部件平面模型进行表面颜色的贴图；步骤四：调整待制作皮影人物全部身体部件平面模型的位置，并将其按序缀接，形成皮影人物三维模型；步骤五：建立皮影人物三维模型的所有骨骼，再通过骨骼的蒙皮，将皮影人物三维模型与所有骨骼建立绑定；步骤六：采用深度传感器捕捉人体骨骼运动，获得所有人体骨骼关节的三维坐标信息，将皮影人物三维模型的所有骨骼与相应人体骨骼关节的三维坐标信息建立映射关系；再利用捕捉的人体骨骼运动序列控制皮影人物三维模型的所有骨骼运动，同步播放录制的表演者唱腔或伴奏乐曲，实现三维皮影戏制作；步骤一中待制作皮影人物整体图像的获得方法为：拍摄获得待制作皮影人物整体相片，采用图像处理工具对待制作皮影人物整体相片进行背景抠除，然后保存为png格式文件作为待制作皮影人物整体图像；步骤二中建立待制作皮影人物全部身体部件平面模型的具体方法为：在三维模型制作模块中，根据步骤一中所述的作为三维模型制作模块的前视图的待制作皮影人物整体图像，新建平面模型，修改该新建平面模型的参数依次获得头茬部件P1平面模型、上身P2平面模型、右大臂P3平面模型、右小臂P4平面模型、右手P5平面模型、左大臂P6平面模型、左小臂P7平面模型、左手P8平面模型、右上腿P9平面模型、右下腿P10平面模型、右脚P11平面模型、左上腿P12平面模型、左下腿P13平面模型和左脚P14平面模型；所述修改该新建平面模型的参数的修改依据为：将待制作皮影人物拆解为头茬、两个上臂、两个小臂、两只手、一个身子、两个大腿、两个小腿以及两只脚共14个身体部件，分别拍摄获得所述14个身体部件的正反面相片，采用图像处理工具分别对14个身体部件的正反面相片进行背景抠除，然后分别保存为png格式文件作为相应新建平面模型的参数修改依据；步骤三中对待制作皮影人物全部身体部件平面模型进行表面颜色的贴图的具体方法为：在三维模型制作模块中，遵循从左至右，从上到下的顺序，对所有身体部件平面模型进行贴图：首先选择头茬部件P1平面模型，创建其Z轴方向的平面贴图，然后使用与头茬部件P1平面模型对应身体部件的png格式文件对头茬部件P1平面模型进行表面颜色的贴图；然后依此方式，依次对14个身体部件平面模型进行表面颜色的贴图；步骤四中形成皮影人物三维模型的具体方法为：当头茬部件P1朝向右侧时：移动Z轴方向，正方向表示前移，负方向表示后退；按以下层次顺序将14个身体部件平面模型缀接：上身P2平面模型覆盖头茬部件P1平面模型；右手P5平面模型覆盖右小臂P4平面模型，右小臂P4平面模型覆盖右大臂P3平面模型，右大臂P3平面模型覆盖上身P2平面模型；右脚P11平面模型覆盖右下腿P10平面模型，右下腿P10平面模型覆盖右上腿P9平面模型，右上腿P9平面模型覆盖上身P2平面模型；上身P2平面模型覆盖左大臂P6平面模型，左大臂P6平面模型覆盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫子飞，张宏志，朱琳，贾子元，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23