三维数字人像与虚拟场景的合成系统技术方案

本发明专利技术涉及三维数字人像与虚拟场景的合成系统。该系统包括四个组成模块：三维数字人像模块、虚拟场景模块、合成模块、共享输出模块，三维数字人像模块和虚拟场景模块是合成模块的输入，合成模块的结果传递给共享输出模块。该系统通过编辑三维数字人像和虚拟场景的合成方式，生成更具娱乐性的人像和场景合影，合成出新的、以假乱真的美丽画面，满足用户进行内容创造的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一般的图像数据处理领域，设及=维数字人像与虚拟场景的合成系 统。
技术介绍
人物和场景的合成，是一种典型的摄影技法。它可W不受地点、时间、季节、条件 的限制，可W让用户通过简单编辑，将人像置于预设的优美场景之中，使人像和场景有机结 合，合成出新的、W假乱真的美丽画面，进一步满足用户方便完成内容创造的需求。 本专利技术将提出=维数字人像与虚拟场景的合成系统。=维数字人像是指已经建好 的=维数字人像模型，它是具有照片真实感的=维几何模型，不但逼真地再现了用户的形 状，还有特定的姿态。虚拟场景是指计算机通过数字技术建立的数字化场景，该场景中，其 来源包括预先制作好的二维图像和=维立体场景、甚至是即时抓拍的数字照片。 根据检索，与本专利技术相关的有专利有CN201310530450和CN200810302744。1)专利 CN201310530450为基于旋转摄像头拍摄的人景图像合成方法和系统，它将同一个摄像头旋 转拍摄的人物和景物图像合成在一起。2)专利CN200810302744为一种图像合成系统，它从 前景图像中提取出前景物体，并将之与背景图像合成在一起，合成后图像的色彩具有一致 度。与之相比，本专利技术合成的对象是=维数字人像和虚拟场景，不再是二维图像。 简而言之，本专利技术的特征在于=维数字人像和虚拟场景的合成，=维数字人像与 虚拟场景间提供了灵活的合成机制，用户进而将结果共享给朋友。
技术实现思路
为了满足用户进行内容生成的需要，本专利技术提出一种=维数字人像和虚拟场景的 合成系统，该系统可W生成更具娱乐性的人像和场景合影。将=维数字人像置于预设的虚 拟场景中，使人像和场景有机结合，包括人人合成、人景合成。 该合成系统，其组成包括四部分；=维数字人像模块、虚拟场景模块、合成模块、共 享输出模块。=维数字人像模块和虚拟场景模块是合成模块的输入，合成模块的结果传递 给共享输出模块。[000引 1)=维数字人像模块 =维数字人像模块提供个性化的=维数字人像模型M的建模功能。个性化建模是指在 计算机中创建人像的=维几何模型，重建出的模型不仅具有个体的形状特性，而且具有个 体特定的姿态特性，具有显著的个性化特征，达到照片真实感的逼真度，能够识别出个体的 身份。 当前，可W采用的建模方法有多种，例如，=维人体扫描仪、基于高清图像的人像 自动建模系统、职业美工使用的=维数字人像专业建模软件。尽管建模方法有很大的不同， 建立的=维数字人像模型的结果是可W统一的。 为了便于=维数字人像与虚拟场景的合成，本专利技术将=维数字人像M统一表示为 带纹理的=角网格模型。在模型中，=维网格表示了=维数字人像的几何外形，纹理则是在 =维数字人像的表面上绘制色彩c"的图案。纹理贴图是在=维模型着色方面最引人注意、 也是最拟真的方法，它将平面图像直接贴到=维网格上。从而，在保持需要较小存储空间的 前提下，=维数字人像M具有高逼真度，具有照片真实感。 2)虚拟场景模块 该模块提供画面优美的虚拟场景，该场景为在一定的时间、空间内发生的一定的任务 行动或因人物关系所构成的具体画面，并通过计算机，W数字化的方式表现出来。场景的主 题不但可W是风景，也可W是人物场景。该虚拟场景的素材来源多样，可W是预先制作好的 二维图像和S维立体场景、甚至是即时抓拍的数字照片。 为了方便与=维人像的合成，虚拟场景也表示为=维坐标形式。对于二维图像和 数字照片，通过场景分割算法，自动标识出地面范围，作为=维数字人像底部的活动空间。 对于=维场景，也标识出=维数字人像在场景中的活动空间。简而言之，就是将虚拟场景S 表示为=维形式，进而将其分割，标识出=维数字人像的活动区域S。。 简而言之，虚拟场景S为划分出活动区域S。的S维场景。与S维数字人像相同， 该场景也统一表示为带纹理的=角网格模型。从而，通过相同的表示方法，本专利技术统一了= 维数字人像和虚拟场景的表示，为后继的合成奠定了操作的基础。 3)合成模块 该模块向用户提供合成的编辑工具，方便用户生成理想的合成结果。该编辑操作是在 =维空间内完成的。首先，=维数字人像M的位置被限制在虚拟场景所设定的活动空间S。 中，并与之有机地结合在一起；然后，用户在该活动空间中，通过拖放=维数字人像，更改= 维数字人像的位置，并通过旋转和缩放功能，完成=维数字人像模型的编辑；最后，根据虚 拟场景的色彩效果，自动调整=维数字人像的色彩，将=维数字人像模型和虚拟场景自然 地合成在一起。 具体而言，在虚拟场景S的活动区域Se内，=维数字人像模型M与虚拟场景S合 理地合成在一起，形成一个和谐的=维画面。 在合成过程中，本专利技术使用了泊松合成机制，W虚拟场景中与=维数字人像相邻 区域Q的色彩C S作为边界约束，调节S维数字人像的色彩C M，生成S维数字人像的最终色 彩C。该泊松合成机制可公式化表示为：【主权项】1. 三维数字人像与虚拟场景的合成系统，将三维数字人像置于预设的虚拟场景中，使 人像和场景有机结合，包括人景合成、人人合成，其特征在于，系统包括四个组成模块：三维 数字人像模块、虚拟场景模块、合成模块、共享输出模块，三维数字人像模块和虚拟场景模 块是合成模块的输入，合成模块的结果传递给共享输出模块； 所述三维数字人像模块提供个性化的三维数字人像模型M，个性化的三维数字人像模 型M建模是指在计算机中创建人像的三维几何模型，该模型不仅具有个体的形状特性，而 且具有个体特定的姿态特性，达到照片的逼真度，能够识别出个体的身份，建模方法有：三 维人体扫描仪、基于高清图像的人像自动建模系统、三维数字人像专业建模软件； 所述虚拟场景模块提供虚拟场景，以数字化的方式表现出来，虚拟场景表示为三维坐 标形式，对于二维图像和数字照片，通过场景分割算法，自动标识出地面范围，作为三维数 字人像底部的活动空间；对于三维场景，标识出三维数字人像在场景中的活动空间，将虚拟 场景S表示为三维形式，进而将其分割，标识出三维数字人像的活动区域S e; 所述合成模块向用户提供合成的编辑工具，方便用户生成合成结果，该编辑操作是在 三维空间内完成，首先，三维数字人像模型M的位置被限制在虚拟场景所设定的活动空间Se 中，然后，用户在该活动空间中，完成三维数字人像模型的编辑；最后，根据虚拟场景的色彩 效果，自动调整三维数字人像的色彩，将三维数字人像模型和虚拟场景合成在一起； 所述共享输出模块提供二维和三维两种输出功能，结果在用户间共享，在二维方面，提 供渲染功能，输出合成结果的二维图像文件；在三维方面，则提供整个三维数字人像和虚拟 场景合成结果的三维场景文件。2. 根据权利要求1所述的三维数字人像与虚拟场景的合成系统，其特征在于，所述合 成过程，使用泊松合成机制，以虚拟场景中与三维数字人像相邻区域Ω的色彩C 3作为边界 约束，调节三维数字人像的色彩CM，生成三维数字人像的最终色彩C，该泊松合成机制公式 化表示为：其中，7为梯度算子，s. t代表约束，Cjm=QIm说明：合成后的三维数字人像，其在边 界Ω处的色彩，与虚拟场景在该边界处的色彩C s相等； 根据欧拉-拉格朗日方程，上面的变分方程有最优解时，当且仅当：其中，AC= dn<VCM)为拉普本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维数字人像与虚拟场景的合成系统，将三维数字人像置于预设的虚拟场景中，使人像和场景有机结合，包括人景合成、人人合成，其特征在于，系统包括四个组成模块：三维数字人像模块、虚拟场景模块、合成模块、共享输出模块，三维数字人像模块和虚拟场景模块是合成模块的输入，合成模块的结果传递给共享输出模块；所述三维数字人像模块提供个性化的三维数字人像模型M，个性化的三维数字人像模型M建模是指在计算机中创建人像的三维几何模型，该模型不仅具有个体的形状特性，而且具有个体特定的姿态特性，达到照片的逼真度，能够识别出个体的身份，建模方法有：三维人体扫描仪、基于高清图像的人像自动建模系统、三维数字人像专业建模软件；所述虚拟场景模块提供虚拟场景，以数字化的方式表现出来，虚拟场景表示为三维坐标形式，对于二维图像和数字照片，通过场景分割算法，自动标识出地面范围，作为三维数字人像底部的活动空间；对于三维场景，标识出三维数字人像在场景中的活动空间，将虚拟场景S表示为三维形式，进而将其分割，标识出三维数字人像的活动区域SG；所述合成模块向用户提供合成的编辑工具，方便用户生成合成结果，该编辑操作是在三维空间内完成，首先，三维数字人像模型M的位置被限制在虚拟场景所设定的活动空间SG中，然后，用户在该活动空间中，完成三维数字人像模型的编辑；最后，根据虚拟场景的色彩效果，自动调整三维数字人像的色彩，将三维数字人像模型和虚拟场景合成在一起； 所述共享输出模块提供二维和三维两种输出功能，结果在用户间共享，在二维方面，提供渲染功能，输出合成结果的二维图像文件；在三维方面，则提供整个三维数字人像和虚拟场景合成结果的三维场景文件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程志全，徐华勋，
申请(专利权)人：湖南化身科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43