一种模型自适应变形方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了计算机图形学领域的一种模型自适应变形方法及系统，方法包括：步骤S10、创建待变形模型的第一TOPO结构，选取第一特征点；参考变形模型预先设定第二TOPO结构、第二特征点、第二变形极值；步骤S20、对第一TOPO结构进行缩放；步骤S30、计算缩放后的坐标映射关系；步骤S40、对第二变形极值映射生成第一变形极值；基于坐标映射关系、第一变形极值、第二TOPO结构对第一TOPO结构进行变形，生成第三TOPO结构；步骤S50、对第三TOPO结构进行过渡处理，生成第四TOPO结构；步骤S60、基于第四TOPO结构、第二TOPO结构、待变形模型、参考变形模型、坐标映射关系生成变形模型。本发明专利技术的优点在于：实现不同TOPO结构模型间的相互转化映射，对模型资源进行复用。

【技术实现步骤摘要】
一种模型自适应变形方法及系统
本专利技术涉及计算机图形学领域，特别指一种模型自适应变形方法及系统。
技术介绍
在电影制作、动画制作等领域，时常需要对模型进行变形，以达到更加的观看效果，例如对表情存在缺陷的人脸进行变形等。针对模型的变形，传统上采用如下方法：1、通过线性插值的方式进行变化，如facegen、3DMM、iphoneArkit；2、通过深度摄像头获取点云，再利用Possion算法生成模型的TOPO结构(三角形网格)，利用TOPO结构对模型进行变形。但是，传统的方法存在如下缺点：1、通过线性插值的方式，需要有一个参考模型，并建立一个模型库存储参考模型各部位的变形极值(即各部位的变形范围参数)，且参考模型与待变形模型的TOPO结构需一致，但是不同模型库中TOPO结构都不一致，相互之间识别特征点后的变形参数因为TOPO结构不一致而无法相互通用；2、通过深度摄像头获取点云，由于点云的获取受到摄像头位置，光照等的影响，使得每次获取的点云存在差异，使得最终计算生成的TOPO结构都不一样。因此，如何提供一种模型自适应变形方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模型自适应变形方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤S10、获取待变形模型，创建所述待变形模型的第一TOPO结构，选取若干个第一特征点；从现有的模型库获取参考变形模型，所述参考变形模型预先设定好第二TOPO结构、若干个第二特征点以及第二变形极值；/n步骤S20、基于所述第一特征点以及第二特征点对第一TOPO结构进行缩放；/n步骤S30、基于所述第一特征点以及第二特征点,计算缩放后的所述第一TOPO结构与第二TOPO结构的坐标映射关系；/n步骤S40、基于所述坐标映射关系对第二变形极值进行映射，生成第一变形极值；基于所述坐标映射关系、第一变形极值以及第二TOPO结构对第一TOPO结构进...

【技术特征摘要】
1.一种模型自适应变形方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S10、获取待变形模型，创建所述待变形模型的第一TOPO结构，选取若干个第一特征点；从现有的模型库获取参考变形模型，所述参考变形模型预先设定好第二TOPO结构、若干个第二特征点以及第二变形极值；
步骤S20、基于所述第一特征点以及第二特征点对第一TOPO结构进行缩放；
步骤S30、基于所述第一特征点以及第二特征点,计算缩放后的所述第一TOPO结构与第二TOPO结构的坐标映射关系；
步骤S40、基于所述坐标映射关系对第二变形极值进行映射，生成第一变形极值；基于所述坐标映射关系、第一变形极值以及第二TOPO结构对第一TOPO结构进行变形，生成第三TOPO结构；
步骤S50、创建一过渡规则，利用所述过渡规则对第三TOPO结构进行过渡处理，生成第四TOPO结构；
步骤S60、基于所述第四TOPO结构、第二TOPO结构、待变形模型、参考变形模型以及坐标映射关系，将所述待变形模型融入参考变形模型，生成变形模型。


2.如权利要求1所述的一种模型自适应变形方法，其特征在于：所述步骤S10中，所述选取若干个第一特征点具体为：
手动选取所述第一TOPO结构中网格凹凸明显的点为2D特征点uvpos(ux,uy)；
设点n、a、b、c的2D坐标分别为(u_n,v_n)、(u_a,v_a)、(u_b,v_b)、(u_c,v_c)，对应的3D坐标分别为(x_n,y_n,z_n)、(x_a,y_a,z_a)、(x_b,y_b,z_b)、(x_c,y_c,z_c)；
若点uvpos(ux,uy)落在三角形tri(a,b,c)内部，则通过质心坐标公式计算得到u、v、w：
ux＝u_a*u+u_b*v+u_c*w；
uy＝v_a*u+v_b*v+v_c*w；
u+v+w＝1；其中u、v、w表示计算过程变量；
进而求取点uvpos(ux,uy)对应的3D坐标(pos_x,pos_y,pos_z)，即第一特征点：





3.如权利要求1所述的一种模型自适应变形方法，其特征在于：所述步骤S30具体为：
设各所述第一特征点的3D坐标为pos(px,py,pz)、各第二特征点的3D坐标为pos_f(px,py,pz)、三角形索引为tri(ta,tb,tc)，计算点pos_f(px,py,pz)对应的第二TOPO结构的法线为nor_f(nx,ny,nz)；
计算nor_f(nx,ny,nz)与pos(px,py,pz)的交点为pos_s(sx,sy,sz)，且落在由点(px_ta,py_ta,pz_ta)、(px_tb,py_tb,pz_tb)、(px_tc,py_tc,pz_tc)组成的三角形内；
根据质心坐标公式计算得到所述第一特征点与第二特征点的坐标映射关系，即缩放后的所述第一TOPO结构与第二TOPO结构的坐标映射关系：
sx＝px_ta*u+px_tb*v+px_tc*w；
sy＝py_ta*u+py_tb*v+py_tc*w；
sz＝pz_ta*u+pz_tb*v+pz_tc*w；
其中u、v、w表示计算过程变量，且u+v+w＝1。


4.如权利要求1所述的一种模型自适应变形方法，其特征在于：所述步骤S50中，所述过渡规则具体为：
匹配所述第三TOPO结构以及第二TOPO结构，找出所述第三TOPO结构中未对应的孤立坐标点pos_n(nx,ny,nz)；
以所述孤立坐标点为中心，以所述第三TOPO结构的一个三角形为半径，以一个三角形为步长，向外循环遍历查找与所述孤立坐标点相邻的对应坐标点，判断查找到所述相邻的对应坐标点的循环遍历次数是否小于十次，
若是，则对所述孤立坐标点进行位移：
pos_n(nx,ny,nz)＝相邻的对应坐标点/相邻的对应坐标点的个数*权重；所述权重的初始取值为1，每循环遍历一次递减0.1；
若否，则不进行操作。


5.如权利要求1所述的一种模型自适应变形方法，其特征在于：所述步骤S60具体为：
匹配所述第四TOPO结构以及第二TOPO结构，判断所述第四TOPO结构以及第二TOPO结构的三角形的三个点是否都有对应的坐标点，若是，则利用所述第四TOPO结构以及坐标映射关系，将所述参考变形模型的三角形内的图像从待变形模型中重新采点；若否，则沿用所述参考变形模型的图像；进而生成变形模型。


6.一种模型自适应变形系统，其特征在于：包...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文林，郑泽彬，张彬彬，黄志超，朱健，卢雨晨，项博文，李多春，
申请(专利权)人：构范厦门信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35