三维模型自动绑骨的方法及计算机存储介质技术

本申请属于数据处理领域，具体公开了一种三维模型自动绑骨的方法及计算机存储介质，该方法包括：读取3D模型的obj文件格式的顶点坐标；根据人体在T

【技术实现步骤摘要】
三维模型自动绑骨的方法及计算机存储介质


[0001]本申请属于数据处理
，具体涉及一种三维模型自动绑骨的方法及计算机存储介质。

技术介绍

[0002]当用户制作好CG人物模型之后，如果想让人物模型动起来，就需要先对CG人物模型进行绑骨的操作。三维建模设备建立的三维点云模型是obj格式文件，obj文件中包含模型顶点坐标、贴图坐标、法线坐标，不包含骨骼信息，需要人为手动利用模型软件进行骨骼绑定。
[0003]目前，对三维模型的骨骼绑定多采用3DMAX来完成人体骨骼绑定，或者采用Blender完成骨骼绑定(Auto Rig Pro)，但是，无论是采取那种方法，都需要利用三维模型软件，通过人为观察和鼠标移动方法，寻找骨骼点。采用目前的方法，主要存在如下缺陷：
①
依赖软件；
②
每个骨骼点需要挨个调整，自动化不足；
③
移动方式为鼠标移动，键盘方向键移动，均依赖人的观察和操作，效率低下。
[0004]因此，如何设计出一种自动化、高效率的利用三维模型进行人体骨骼信息绑定的方法，是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种能够利用三维模型自动化、高效率的进行人体骨骼信息绑定的方法。
[0006]本申请的第一方面，提供了一种三维模型自动绑骨的方法，该方法包括：读取3D模型的obj文件格式的顶点坐标；
[0007]根据人体在T
‑
pose站立姿态时的模型姿态，寻找三维坐标的极值点，按照不同人物的模型比例确定骨骼点在三维空间内的顶点坐标范围集；
[0008]对顶点坐标范围集内的所有点在三维空间中进行数据降维，拟合出一个近似的圆，将计算出的圆心坐标作为对应骨骼点的中心坐标；
[0009]根据各个骨骼点的中心坐标构建表征三维模型骨骼信息的bvh树文件。
[0010]进一步地，按照人物模型比例确定骨骼点在三维空间内的顶点坐标范围集包括：
[0011]基于各骨骼点相对人物身高的比例位置，确定各关键骨骼点的初始顶点坐标；
[0012]以所述初始顶点坐标为中心，在其周围进行数据增补，得到骨骼点的顶点坐标范围集，其中，所述顶点坐标范围集为一个三维空间内的非标准圆环结构。
[0013]进一步地，对顶点坐标范围集内的所有点在空间中拟合出一个近似的圆包括：
[0014]对所述非标准圆环结构中的点，通过奇异值分解方法，分解得到二维平面中的一个近似的圆。
[0015]进一步地，将人物模型置于坐标系正中，取y向的极大值为头顶点，x向的极小值为人物模型的右手指尖，x向的极大值为人物模型的左手指尖，x负向中的y最小值为人物模型
的右脚，x正向中的y最小值为人物模型的左脚，双脚连线中点为人物模型的坐标系原点。
[0016]进一步地，所选取并测得的人物模型的关键骨骼点包括头，颈，腰，跨，膝盖，脚踝，肩，肘，腕。
[0017]进一步地，在获取某关键骨骼点的坐标后，还根据关节比例计算出其它骨骼点的坐标。
[0018]进一步地，以所述初始顶点坐标为中心，在其周围进行数据扩充，得到模型的顶点坐标范围集包括：根据所述关键骨骼点在三维坐标系的位置，基于该位置进行对应方向的顶点数据增补，所述对应方向为单独的x向、y向、z向，或者多个方向的结合。
[0019]采用本申请所提供的一种三维模型自动绑骨的方法，利用人物模型文件本身的三维空间信息，结合数据降维方法，自动得到各骨骼点坐标，该种方法不需要依赖软件，不需要每个点都用鼠标慢慢挪，提高了骨骼绑定的工作效率。
附图说明
[0020]图1为本实施例中的用于三维模型自动绑骨的方法的流程示意图。
[0021]图2为本实施例中的人物建模与坐标系位置关系的示意图。
[0022]图3为本实施例中的近似圆环结构示意图。
[0023]图4为本实施例中的顶点坐标范围集的三维圆环立体展示效果图。
[0024]图5为本实施例中的顶点坐标转换为二维圆的展示效果图。
具体实施方式
[0025]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0026]需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想。
[0027]本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0028]参照图1～图3所示，本申请的实施例一提供了一种三维模型自动绑骨的方法，该方法包括：
[0029]步骤S1、读取3D模型的obj文件格式的顶点坐标；
[0030]具体的，对obj文件进行解析，读取其中的顶点坐标。其中，obj文件是一种记录三维模型的格式，可用txt文本直接打开和编辑，其包括四种类型的数据，即：v(顶点所在的xyz位置坐标)、vt(顶点纹理坐标，对应贴图上的坐标位置，水平方向是U,垂直方向是V范围0
‑
1之间)、vn(顶点法向量)、f(面，三个顶点组成一个三角面)开头的四种类型数据。
[0031]步骤S2、根据人体在T
‑
pose站立姿态时的模型姿态，寻找三维坐标的极值点，按照不同人物的模型比例确定骨骼点在三维空间内的顶点坐标范围集。
[0032]具体的，先约定人物的站立姿态，即标准的T
‑
pose站立姿态，方便后续的坐标系建立，在建模时，还需要考虑人体模型与世界空间的相对位置。参照图2所示，人物建模时，模
型处于三维坐标系正中，空间坐标系的0，0，0点为正中，本申请设定处于同一轴上的双脚的中心点位于空间正中心，人体模型处于空间位置正中，才好确定头顶、脚底、左右指尖在空间坐标系中的方向，以及确定后面骨骼的位置点。此处的极值点即人体模型最高、最低、最边缘处的位置，取y向的极大值为头顶点，x向极小值为图中人物模型的右手指尖，x向极大值为图中人物模型的左手指尖，x负向中的y最小值为人物模型的右脚，x正向中的y最小值为人物模型的左脚，双脚连线中点为人体root点，即坐标系原点。
[0033]其中，按照人物模型比例确定骨骼点在三维空间内的顶点坐标范围集包括：
[0034]按照各个骨骼点处于身体部位的大致位置，以及相对身高所在的比例，确定各关键骨骼点的初始顶点坐标；以图2为例，图2中的人物模型，左臂长：肩长：右臂长≈6：4：6，比如，胳膊肘大约在手臂二分之一处，腰大概在身高的二分之一处，头，颈，腰，胯，膝，踝等关键骨骼点以此类推，能够看出该人物模型的高矮胖瘦特点，根据对应人物身高设定相应的比例，不同的人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维模型自动绑骨的方法，其特征在于，所述方法包括：读取3D模型的obj文件格式的顶点坐标；根据人体在T
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pose站立姿态时的模型姿态，寻找三维坐标的极值点，按照不同人物的模型比例确定骨骼点在三维空间内的顶点坐标范围集；对顶点坐标范围集内的所有点在三维空间中进行数据降维，拟合出一个近似的圆，将计算出的圆心坐标作为对应骨骼点的中心坐标；根据各个骨骼点的中心坐标构建表征三维模型骨骼信息的bvh树文件。2.根据权利要求1所述的三维模型自动绑骨的方法，其特征在于，按照人物模型比例确定骨骼点在三维空间内的顶点坐标范围集包括：基于各骨骼点相对人物身高的比例位置，确定各关键骨骼点的初始顶点坐标；以所述初始顶点坐标为中心，在其周围进行数据增补，得到骨骼点的顶点坐标范围集，其中，所述顶点坐标范围集为一个三维空间内的非标准圆环结构。3.根据权利要求2所述的三维模型自动绑骨的方法，其特征在于，对顶点坐标范围集内的所有点在空间中拟合出一个近似的圆包括：对所述非标准圆环结构中的点，通过奇异值分解方法，分解得到二维平面中的一个近似的圆。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，于珅悦，牛增辉，庞平，
申请(专利权)人：北京天翔睿翼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：