一种三维模型换贴图和变形方法技术

本发明专利技术公开了一种三维模型换贴图和变形方法，包括建立标准三维模型、设定骨骼绑定蒙皮、制作标准贴图并获取标准特征数据、获取实例相片和实例特征数据，对实例相片做拓扑变形使之与标准贴图在关键点上重合而成为实例贴图，用实例贴图替代标准贴图与蒙皮结合，通过分析实例特征数据与标准特征数据的差异，让相关的骨骼做缩放旋转，从而驱动模型蒙皮变形等过程，最终使模型换上相片作为贴图并进行变形，使其看起来与实例相似。本变形方法具有操作简单、贴图与模型匹配精确、模型变形准确、实现容易等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种三维模型换贴图和变形方法
本专利技术涉及一种三维模型形态控制方法，属于软件系统三维模型控制领域，根据其特点我们命名为“相片驱动变形法”，这种控制方式适用于各种软件系统中对三维模型贴图的更换和形状的控制，特别适合于人体等复杂的三维模型的变形控制。
技术介绍
现行软件系统中有各种各样的三维模型换贴图和变形方法，通常需要通过专业图片处理软件对贴图做精细调整才能匹配到三维模型上，否则容易产生明显的匹配错位；三维模型的变形通常要对实例进行三维测量，在经过复杂的计算驱动模型变形，需要特定的设备和复杂的流程；或直接通过三维扫描建模，不同实例的模型网格不一致，无法与标准的服装模型等自由搭配；另一些通过数据变形的方式只能变形而没有把贴图换成对象的相片。上述方法通常要大型计算机或服务器端高性能计算机才能实现，不能满足以手机等常用设备为载体的日常应用中。
技术实现思路
为了解决现有手机等常用设备中不能方便地对模型进行按实例对象更换贴图和进行三维变形，使模型接近实例对象，从而实现如人体换装、化妆、换发型等各种应用；本专利技术提供了一种可以通过手机等常用智能设备实现对软件应用中模型进行按实例更换贴图和进行三维变形的方法。实施本专利技术上述目的而采用的技术措施如下所述：一种三维模型换贴图和变形方法，主要包括如下步骤：1）按对象的标准形状或关键特征的平均尺寸建立对象的标准三维模型蒙皮，模型蒙皮由网格点、相邻网格点之间的网格线、相邻网格线围成的网格面组成；2）根据对象模型变形和动作的需求建立模型骨骼系统，模型骨骼系统由多个呈父子或兄弟关系的模型骨骼组成，分别通过各维度方向上的缩放、旋转和移位驱动对应的网格点变形，从而带动网格线和网格面变形；3）同一个网格点可以由一个或多个模型骨骼驱动，通过权重设置每个模型骨骼驱动网格点的能力比例；4）从标准视角方向展开模型蒙皮成平面状，选取部分位于轮廓线、转折面和交叉点上的网格点作为特征关键点，把特征关键点的位置坐标，保存为标准特征数据；5）按标准视角获取模型应用对象的实例相片，在实例相片上设置与平面状模型蒙皮上特征关键点对应的特征关键点，把特征关键点的位置坐标保存为实例特征数据；6）对实例相片进行二维拓扑变形，使实例相片中的特征关键点移动到平面状模型蒙皮中对应特征关键点的位置，保存拓扑变形后的实例相片为实例贴图；7）用实例贴图与平面状模型蒙皮贴合后，经逆向三维变形后贴附在三维模型表面，且各特征关键点与模型蒙皮上对应的关键特征点形成重合关系。8）通过计算分析实例特征数据与标准特征数据的差异，让相关的骨骼做缩放、旋转或移位，从而驱动模型蒙皮变形，使贴附在模型蒙皮上的实例贴图从标准视角看起来与拓扑变形前的实例相片相似，保存骨骼驱动参数数据。9)每次调用该实例对象的三维模型时，用实例贴图与模型蒙皮相贴合，用对应的骨骼驱动数据驱动骨骼，即可把模型变得与实例对象极为相似。进一步的，在展开变平后的模型蒙皮和实例照片上的轮廓、转角和交叉点灯处分别设相对应的关键特征点，用特征关键点及特征关键键点间的连线分割实例相片，通过将实例相片中的特征关键点移动到展开变平后的模型蒙皮中对应特征关键点的坐标处的方式对实例相片的每一个被分割区域进行二维拓扑变形，合成新的图片作为实例贴图。进一步的，通过计算分析实例特征数据与标准特征数据的差异，让相关的模型骨骼缩放、旋转或移位，从而驱动模型蒙皮变形，使贴附在模型蒙皮上的实例贴图从标准视角看起来与实例相片拓扑变形前相似。进一步的，通过在展开变平后的模型蒙皮的上方覆盖一个透明层，在透明层中添加数个标注点，使其分别与模型蒙皮中的特征关键点对齐，并保存这些标注点的标准坐标值作为标准特征数据；在透明层下方导入实例相片，再把标注点移动对准实例相片中对应的特征关键点处，保存这些标注点的坐标值作为实例特征数据。进一步的，标准特征数据可以事先通过对展平后模特蒙皮的测量获取，通过直接在实例相片上方上方覆盖一个透明层，在透明层中根据特征数据中的坐标值添加标注点，用户再把标准点移动对准实例贴图中对应的特征关键点，保存这些标注点的坐标值作为实例特征数据。进一步的，本专利技术的另一个实例例是通过软件直接对实例相片的特征关键点进行特征识别，获取特征关键点的坐标值作为实例特征数据。进一步的，本专利技术的再一个实施例是把一个模型按多个不同视角的展开模型蒙皮，并获取对应视角的实例相片，用如上方法获取不同视角的标准特征数据和实例特征数据；再对每张实例相片进行拓扑变形和合成，使其各种与模型蒙皮上应对的关键特征点形成重合关系；综合计算分析实例特征数据与标准特征数据的差异，让相关的模型骨骼缩放、旋转或移位，从而驱动模型蒙皮变形，使贴附在模型蒙皮上的实例贴图从上述视角看起来均与该视角对应的实例相片拓扑变形前相似。进一步的，通过将特征关键点之间实例相片区域做进一步的网格化，或设置更多的特征关键点和，使实例相片拓扑变形形成的实例贴图更平滑柔和。进一步的，本方法的另一个实施例是先通过软件对实例相片的特征关键点进行特征识别，把识别的结果通过标注点显示在实例相片上方的透明层中，再人工调整位置没对准的标注点，保存标注点的坐标值作为实例特征数据。从上述特点可知，本专利技术方案与已有的技术方案比较有如下优点：1、通过特征点移动驱动实例贴图拓扑变形从而与模型蒙皮对齐，操作简单，对点准确；2、通过特征点比对分析获得骨骼驱动参数，使模型变形与实例相似，程序简单，在手机等常用设备上即可实现，无须联网；3、通过在图片上方手工移动特征点获取实例特征数据，操作简单，无需专业设备；4、可先程序自动识别特征点，再手工修正，提高特征数据的准确性；5、程序简单，运算量少，同时实现模型变形和贴图更换。如上所述可知，本专利技术的一种三维模型换贴图和变形方法与已有技术相比，具有操作简单又高效，贴图与模型匹配精确、模型变形准确、无需专业设备、实现容易等优点。附图说明图1为本专利技术的操作步骤流程图；图2为本专利技术一实施例模型蒙皮和骨骼的示意图；图3为图2实施例蒙皮展开变平后添加标注点的示意图；图4为图2实施例的实例相片移动标注点对齐关键特征点后的示意图；图5为图4中的实例相片经拓扑变形后成为实例贴图与展开后的模型蒙皮对合的示意图；图6为图2实施例贴附实例贴图和用骨骼驱动模型变形后的示意图；图7为有更多关键特征点的实施例相片进行标注时的示意图。具体实施方式现在结合附图所示的优选实施例对本专利技术的原理作进一步描述。由图1、图2和图3可知，本专利技术主要包括如下步骤：1）按对象的标准形状或关键特征的平均尺寸建立对象的标准三维模型蒙皮1，模型蒙皮1由网格点11、相邻网格点之间的网格线、相邻网格线围成的网格面组成；2）根据对象模型变形和动作的需求建立模型骨骼系统2，模型骨骼系统由多个呈父子或兄弟关系的模型骨骼21组成，分别通过各维度方向上的缩放、旋转和移位驱动对应的网格点11变形，从而带动相应的网格线和网格面变形；3)同一个网格点11可以由一个或多个模型骨骼21驱动，通过权重设置每个模型骨骼21驱动网格点11的能力比例；4)从标准视角方向展开模型蒙皮1成平面状，选取部分位于轮廓线、转折面和交叉点上的网格点11作为特征关键点12，把特征关键点12的位置坐标保存为标准特征数据；5）按标准视角获取模型应用对象的实例相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维模型换贴图和变形方法，包括如下步骤：1）按对象的标准形状或关键特征的平均尺寸建立对象的标准三维模型蒙皮（1），模型蒙皮（1）由网格点（11）、相邻网格点之间的网格线、相邻网格线围成的网格面组成；2）根据对象模型变形和动作的需求建立模型骨骼系统（2），模型骨骼系统由多个呈父子或兄弟关系的模型骨骼（21）组成，分别通过各维度方向上的缩放、旋转和移位驱动对应的网格点（11）变形，从而带动相应的网格线和网格面变形；3) 同一个网格点（11）可以由一个或多个模型骨骼（21）驱动，通过权重设置每个模型骨骼（21）驱动网格点（11）的能力比例；4) 从标准视角方向展开模型蒙皮（1）成平面状， 选取部分位于轮廓线、转折面和交叉点上的网格点（11）作为特征关键点（12），把特征关键点（12）的位置坐标，保存为标准特征数据；5）按标准视角获取模型应用对象的实例相片（3），在实例相片（3）上设置与平面状模型蒙皮（1）上特征关键点（12）对应的特征关键点（32），把特征关键点（32）的位置坐标保存为实例特征数据；6）对实例相片（3）进行二维拓扑变形，使实例相片（3）中的特征关键点（32）移动到平面状的模型蒙皮中对应特征关键点（12）的位置，保存拓扑变形后的实例相片（3）为实例贴图（4）；7）用实例贴图（4）与平面状模型蒙皮贴合后，经逆向三维变形后贴附在三维模型表面，且各特征关键点（32）与模型蒙皮上对应的关键特征点（12）形成重合关系；8）通过计算分析实例特征数据与标准特征数据的差异，让相关的骨骼（21）做缩放、旋转或移位，从而驱动模型蒙皮（1）变形，使贴附在模型蒙皮（1）上的实例贴图（4）从标准视角看起来与拓扑变形前的实例相片（3）相似，保存骨骼驱动参数数据；9)每次调用该实例对象的三维模型时，用实例贴图（4）与模型蒙皮（1）相贴合，用对应的骨骼驱动数据驱动骨骼（11），即可把模型变得与实例对象极为相似。...

【技术特征摘要】
1.一种三维模型换贴图和变形方法，包括如下步骤：1）按对象的标准形状或关键特征的平均尺寸建立对象的标准三维模型蒙皮（1），模型蒙皮（1）由网格点（11）、相邻网格点之间的网格线、相邻网格线围成的网格面组成；2）根据对象模型变形和动作的需求建立模型骨骼系统（2），模型骨骼系统由多个呈父子或兄弟关系的模型骨骼（21）组成，分别通过各维度方向上的缩放、旋转和移位驱动对应的网格点（11）变形，从而带动相应的网格线和网格面变形；3)同一个网格点（11）可以由一个或多个模型骨骼（21）驱动，通过权重设置每个模型骨骼（21）驱动网格点（11）的能力比例；4)从标准视角方向展开模型蒙皮（1）成平面状，选取部分位于轮廓线、转折面和交叉点上的网格点（11）作为特征关键点（12），把特征关键点（12）的位置坐标，保存为标准特征数据；5）按标准视角获取模型应用对象的实例相片（3），在实例相片（3）上设置与平面状模型蒙皮（1）上特征关键点（12）对应的特征关键点（32），把特征关键点（32）的位置坐标保存为实例特征数据；6）对实例相片（3）进行二维拓扑变形，使实例相片（3）中的特征关键点（32）移动到平面状的模型蒙皮中对应特征关键点（12）的位置，保存拓扑变形后的实例相片（3）为实例贴图（4）；7）用实例贴图（4）与平面状模型蒙皮贴合后，经逆向三维变形后贴附在三维模型表面，且各特征关键点（32）与模型蒙皮上对应的关键特征点（12）形成重合关系；8）通过计算分析实例特征数据与标准特征数据的差异，让相关的骨骼（21）做缩放、旋转或移位，从而驱动模型蒙皮（1）变形，使贴附在模型蒙皮（1）上的实例贴图（4）从标准视角看起来与拓扑变形前的实例相片（3）相似，保存骨骼驱动参数数据；9)每次调用该实例对象的三维模型时，用实例贴图（4）与模型蒙皮（1）相贴合，用对应的骨骼驱动数据驱动骨骼（11），即可把模型变得与实例对象极为相似。2.根据权利要求1所述的三维模型换贴图和变形方法，其特征在于：在展开变平后的模型蒙皮和实例照片上的轮廓、转角和交叉点灯处分别设相对应的关键特征点（12、32），用特征关键点（32）及特征关键键点间的连线分割实例相片（3），通过将实例相片（3）中的特征关键点（31）移动到展开变平后的模型蒙皮（1）中对应特征关键点（12）的坐标处的方式对实例相片（3）的每一个被分割区域进行二维拓扑变形，合成新的图片作为实例贴图（4）。3.根据权利要求1所述的三维模型换贴图和变形方法，其特征在于：通过计算分析实例特征数...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑哲，
申请(专利权)人：浙江慧脑信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33