一种移植二维图像中角色的姿态的方法技术

本发明专利技术为一种移植二维图像角色姿态的方法，能让原始角色自动模仿目标角色的姿态。步骤如下：首先提取图像中的角色转化为图形，并将其分解为高频的边缘细节与低频的躯体。其次提取低频躯体的骨骼，将不同角色的骨骼互相匹配，并参照目标角色的骨骼形变原始角色躯体。接着用约束保持原始角色的躯体在形变前后的几何特征。然后把原始角色的高频边缘细节参照原始角色躯体进行等角形变并组合，得到移植了目标角色的姿态的原始角色。本发明专利技术解决了二维角色间的姿态移植问题，可以帮助艺术家让自己创作的角色模仿已有素材角色的姿态，简化了创作过程，减少重复劳动。并且本发明专利技术在移植姿态同时，很好保持了原角色的体型与细节等，结果精确合理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机图形
与计算机图像
,是一种移植二维图像中角色的姿态的方法，能让一个角色模仿目标角色的姿态。
技术介绍
姿态移植技术为基于例子的图形形变提供了简单，自动的形变方法，可以减少艺术家创作时许多重复工作。与之相比，其余的图形形变方法需要很多用户操作。当前的姿态移植工作如[1]的处理对象大多是三维的纯图形，很少工作给出二维角色进行姿态移植的完整解决方案。然而所有的图像都是二维的，在如卡通绘画等工作中,二维图像中角色的姿态移植很有需求。本专利技术我们提出了一个利用拉普拉斯框架工具与骨骼蒙皮的方法来实现了2维图像中角色的姿态移植。在很多姿态移植的相关工作中，存在着无法保持图形的平缓趋势的问题，如角色的胖瘦属性等，我们方法利用二维形状的骨骼信息解决了这个问题。姿态移植工作有两个方向，一个在空域上对图形的处理，另一个在频域上对图形进行处理。在频谱方面的几何处理工作里，拉普拉斯框架被广泛的运用，2006年Lévyetal.在论文Laplace-beltramieigenfunctionstowardsanalgorithmthat\understands\geometry提出了一个用转移低频基上的投影系数进行姿态移植的方法，但此方法局限性是在移植姿态的两个图形间的差别大时效果不好，因为其要求两个几何图形的基要相似，Kovnatskyetal.2013年在论文Coupledquasi‐harmonicbases解决这个问题时，先将三图形的基耦合，再进行姿态移植。他的局限是只限于三维图形，对于二维时没法保持图像轮廓内部，并且算法复杂，运算成本高。以上两个基于频域的姿态移植方法都有一个缺陷，难以在姿态移植结果中保持原始图形的平缓趋势的属性，如角色的胖瘦属性等在空域上面进行姿态移植的工作里，Sumneretal.2004年在Deformationtransferfortrianglemeshes提出将目标模型的三角网格的形变转移到原模型的的三角网格上，同时加上几何约束来保持原始模型的自身特性。Zhouetal.提出一个方法来传递多目标对象的形变量，Zhaoetal.的Dual‐domaindeformationtransferfortriangularmeshes文章改进将此方法将处理过程放入复平面内。Yangetal.的Deformationtransferbasedonstretchinessratio在原始网格与目标网格间传递伸张系数来实现传递网格的形变量。上述方法传递的是目标模型中网格的形变量而非姿态，并且他们是基于3维图形的方法,不适用与二维角色的姿态移植。
技术实现思路
本专利技术我们提出了一个结合了拉普拉斯框架工具与骨骼形变的方法来实现了2维图像中角色的姿态移植，克服了现有技术的不足。本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。一种移植二维图像角色姿态的方法，其包括如下步骤：1)输入是包含了原始角色与目标角色的图像集合；用Canny边缘检测算子提取各个角色，并且将图像转化为图形；2)用拓扑拉普拉斯算子处理步骤1)所得到的图形边界，将原始角色图形与目标角色图形分解为高频的边缘细节与低频的躯体；3)基于步骤2)的原始角色与目标角色低频躯体，提取骨骼，将原始角色与目标角色的骨骼匹配，并且参照目标角色的骨骼，在保持原始角色躯体的拉普拉斯坐标不变约束下，对原始角色的躯体进行基于骨骼的形变；4)基于步骤2)的原始角色的躯体与步骤3)形变后的原始角色的躯体，利用拉普拉斯坐标约束与轮廓长度约束保持躯体的几何特征；5)基于步骤4)的形变后并保持了几何特征的原始角色的躯体与步骤2)的原始角色的高频边缘细节，将边缘细节根据原始角色躯体的形变进行等角变换并与原始角色的躯体组合，结果为移植了目标角色的姿态的原始角色。进一步地，所述的步骤1)中，先用Canny边缘检测方法找到角色的外部边缘，并将边缘的像素按顺时针方向转化为图形的边界点；在图形的配准上，用户需要在两个角色对应的六个部分上各选取一个匹配点，其中头、双手、双脚共五个部分，命名为末端点，角色的中心部分，命名为中心点；根据在边界上的匹配点，将两个角色边界重新划分成多段，保证两个图形边界上每两个匹配点间的点数相同，从而达到匹配的目的。进一步地，所述的步骤2)中，用拓扑拉普拉斯算子处理图形边界，将图形分为高频细节与低频躯干两部分，vi坐标的拓扑拉普拉斯算子公式：其中N(i)是第i个顶点的相邻节点集合。j为集合N(i)的元素，指第i个顶点的某个邻接节点序号。di为顶点的度数，且di＝|N(i)|＝2。顶点i与j的拉普拉斯权重：拉普拉斯权重矩阵W为：W＝(ωij)，于是将笛卡尔坐标系上坐标转为拉普拉斯坐标的拉普拉斯转换矩阵L为：L＝I-W；其中I为单位矩阵。定义矩阵Ls＝D*L，D是对角矩阵，于是Ls是对称半正定矩阵，经过特征分解有：Ls＝λ*ε,(ε＝{ε1,ε2,…,εn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移植二维图像角色姿态的方法，其特征在于包括如下步骤：1)输入是包含了原始角色与目标角色的图像集合；用Canny边缘检测算子提取各个角色，并且将图像转化为图形；2)用拓扑拉普拉斯算子处理步骤1)所得到的图形边界，将原始角色图形与目标角色图形分解为高频的边缘细节与低频的躯体；3)基于步骤2)的原始角色与目标角色低频躯体，提取骨骼，将原始角色与目标角色的骨骼匹配，并且参照目标角色的骨骼，在保持原始角色躯体的拉普拉斯坐标不变约束下，对原始角色的躯体进行基于骨骼的形变；4)基于步骤2)的原始角色的躯体与步骤3)形变后的原始角色的躯体，利用拉普拉斯坐标约束与轮廓长度约束保持躯体的几何特征；5)基于步骤4)的形变后并保持了几何特征的原始角色的躯体与步骤2)的原始角色的高频边缘细节，将边缘细节根据原始角色躯体的形变进行等角变换并与原始角色的躯体组合，结果为移植了目标角色的姿态的原始角色。

【技术特征摘要】
1.一种移植二维图像角色姿态的方法，其特征在于包括如下步骤：1)输入是包含了原始角色与目标角色的图像集合；用Canny边缘检测算子提取各个角色，并且将图像转化为图形；2)用拓扑拉普拉斯算子处理步骤1)所得到的图形边界，将原始角色图形与目标角色图形分解为高频的边缘细节与低频的躯体；3)基于步骤2)的原始角色与目标角色低频躯体，提取骨骼，将原始角色与目标角色的骨骼匹配，并且参照目标角色的骨骼，在保持原始角色躯体的拉普拉斯坐标不变约束下，对原始角色的躯体进行基于骨骼的形变；4)基于步骤2)的原始角色的躯体与步骤3)形变后的原始角色的躯体，利用拉普拉斯坐标约束与轮廓长度约束保持躯体的几何特征；5)基于步骤4)的形变后并保持了几何特征的原始角色的躯体与步骤2)的原始角色的高频边缘细节，将边缘细节根据原始角色躯体的形变进行等角变换并与原始角色的躯体组合，结果为移植了目标角色的姿态的原始角色。2.如权利要求1所述的一种移植二维图像角色姿态的方法，其特征在于，所述的步骤1)中，先用Canny边缘检测方法找到角色的外部边缘，并将边缘的像素按顺时针方向转化为图形的边界点...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛爱华，毛铁峥，罗洁，马学东，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44