一种采用手绘草图的三维人体多姿态建模方法技术

本发明专利技术提出了采用手绘草图的三维人体多姿态建模方法，包括：显式绘制人体特征草图，在给定的三维人体姿态模型下，将观察视角和人体姿态调整为与人体草图一致，并根据人体姿态模型网格点与人体关节点之间的位置关系对该人体模型加权；在该观察视角和人体姿态下，对人体姿态模型进行投影并提取轮廓线、暗示性轮廓线、谷线和脊线等特征投影线集合，将人体草图笔画线与特征投影线组合进行匹配，并根据草图笔画线与特征投影线组合的几何关系构建隐马尔科夫模型，将草图笔画点与三维模型网格点对应并计算对应点的位移参数；在对应三维模型网格点位移参数的约束下，通过均值坐标编码形变算法对人体网格模型进行形变，得到最终的三维人体网格模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三维图像数据处理领域，特别是。
技术介绍
三维人物建模技术是三维建模研究的重要问题之一，在游戏、动画及电影等领域有着广泛的应用，寻找一种简单有效地构建三维人体网格模型的方法，成为计算机图形学领域的重要课题。目前的虚拟人物构建方法大多为真实感方法，主要分为创建，重构，插值三个类别，典型方法如文献 I Wilhelms J, Van Gelder A. Anatomically basedmodeling, In:Proceedings of SIGGRAPH’97, ACM SIGGRAPH; 1997. p. 173-80，该方法主 要根据人体生理结构创建层次化物理模型，并通过模拟各层次物理性质驱动其运动，达到模拟仿真人体运动的目的。该类方法能够生成极为逼真的人体模型，但由于交互方式复杂，用户需要熟悉三维操作环境并具有专业的建模技能；同时，方法所需的人体生理学数据往往需要专业的数据采集设备，因此难以被普通用户所使用。为此，有研究者提出了非真实感人体建模方法，该类方法主要面向概念设计阶段，通过降低人体模型的真实程度以增强建模方法的交互性；其中，由于草绘交互方式符合传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用手绘草图的三维人体多姿态建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，模型预处理：用户绘制人体特征草图S，并调整给定的三维人体姿态模型Mo的观察视角和人体姿态，使三维人体姿态模型Mo的观察视角和人体姿态与人体特征草图S一致；所述人体特征草图为S={s1,s2,...,sn}，s1,s2,...,sn表示由草图笔画点构成的各条人体草图笔画线，n为人体特征草图中的笔画线数；所述三维人体姿态模型Mo包括一组三维模型网格点；根据用户在三维人体姿态模型Mo上标定的人体关节点位置，对三维模型网格点进行加权；步骤二，笔画匹配：在步骤一中调整后的观察视角和人体姿态下，对三维人体姿态模型Mo进行投影得到特...

【技术特征摘要】
1.一种采用手绘草图的三维人体多姿态建模方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一，模型预处理用户绘制人体特征草图S，并调整给定的三维人体姿态模型M。的观察视角和人体姿态，使三维人体姿态模型M。的观察视角和人体姿态与人体特征草图S —致；所述人体特征草图为S=Is1, S2, , sn}, S1, S2, , Sn表示由草图笔画点构成的各条人体草图笔画线，η为人体特征草图中的笔画线数；所述三维人体姿态模型M。包括一组三维模型网格点；根据用户在三维人体姿态模型Μ。上标定的人体关节点位置，对三维模型网格点进行加权； 步骤二，笔画匹配在步骤一中调整后的观察视角和人体姿态下，对三维人体姿态模型M0进行投影得到特征投影线集合SF，特征投影线集合Sf包括一组特征投影线； 对每一条草图笔画线Si计算对应的候选特征投影线集合Src，并在特征投影线集合Src中，遍历查找所有可能与草图笔画线Si匹配的特征投影线组合，计算各特征投影线组合的组合代价集合CSi，并得到对应的特征投影线组合集合SFSi ;计算草图笔画线Si与特征投影线组合集合SFSi中各特征投影线组合的相似度，选择相似度最高的特征投影线组合Ssi与草图笔画线Si进行匹配，I ^ i ； 对所述匹配的草图笔画线Si和特征投影线组合Ssi建立隐马尔科夫模型，将草图笔画线Si的草图笔画点与特征投影线组合Ssi中的特征投影线点进行匹配，并计算特征投影线点所对应的三维模型网格点在绘制平面的位移参数PDSi，所有特征投影线点对应的三维模型网格点位移参数构成三维人体姿态模型M。的特征点位移集合Pd ； 步骤三，模型形变在三维人体姿态模型M。的特征点位移集合Pd的约束下，对三维人体姿态模型M。进行形变，得到最终的三维人体网格模型，从而实现三维人体多姿态建模。2.根据权利要求I所述的一种采用手绘草图的三维人体多姿态建模方法，其特征在于，步骤一中，用户绘制人体特征草图S，对人体特征草图S中的草图笔画线Si进行笔画分害I]，将所有草图笔画线识别为直线和椭圆两类图元； 所述三维人体姿态模型记为^(δ，α0);用户根据人体特征草图S，调整三维人体姿态模型的观察视角，使该三维人体姿态模型Μ。与人体特征草图S的投影视角一致，在三维人体姿态模型^(δ，α0)上标定人体关节点位置；通过移动各人体关节点的位置调整人体姿态参数S和根关节点坐标α，使移动后的三维人体姿态模型与人体特征草图S所绘制的人体姿态一致，移动后的人体姿态参数为δ '，根关节点坐标为α/，将所得到的三维人体姿态模型M。^ , α/ )作为模型形变的模板； 在三维人体姿态模型^(δ '，α。')上标记人体关节点位置，并对每个三维模型网格点Va计算其到最近人体关节点的距离Di,根据此距离Di对三维模型网格点Va进行加权。3.根据权利要求2所述的一种采用手绘草图的三维人体多姿态建模方法，其特征在于，步骤二中，对三维人体姿态模型^(δ ' , α/ )计算以下几何特征并投影 计算各三维人体姿态模型^(δ '，α。')中三维模型网格点的法向量与视向量的内积，并将内积小于阈值的三维模型网格点作为轮廓特征点；计算各三维模型网格点处的半径曲率Kr以及半径曲率Kr在曲面切线方向w上的方向导数Dw(Kr)，将Kr=O且Dw(Kr) >0的三维模型网格点作为暗示性轮廓点；计算三维人体网格模型虬(δ ' , α0')主曲率的局部极值点； 将上述轮廓特征点、暗示性轮廓点、以及主曲率局部极值点投影到绘制平面生成对应的投影点集，采用基于深度连续性的轮廓跟踪算法将上述投影点集连接为特征投影线...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙正兴，刘凯，张尧烨，宋沫飞，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：