本发明专利技术公开了一种虚拟发型插值及渐变动画生成方法，该方法首先进行发型模型数据的导入与预处理：然后通过输入发型模型发丝质量传输问题来得到发型模型之间多对多的发丝对应关系及相应的权值；通过对输入发型模型进行聚类及层次结构的构建，得到自顶到下的发丝聚类及代表发丝；通过将二元发型渐变扩展至多个输入发型模型并保证高效性，得到插值得到的新发型模型结果；该方法应用于业界广泛采用的以三维发丝曲线为基本单元构成的虚拟发型几何对象，可实现对多个不同输入发型对象进行插值以合成中间时刻的新发型，并可应用于数字媒体等领域中虚拟角色发型的辅助设计合成以及渐变角色动画的生成等诸多方面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字媒体领域的虚拟人物建模以及图像编辑方法，尤其涉及虚拟人物的发型建模与编辑方法。
技术介绍
本专利技术相关的技术背景简述如下:一、虚拟角色的发型建模尽管在业界的实际应用中已有许多软件可以辅助创作人员完成手工的虚拟发型建模工作，但是其往往极其复杂耗时，需要熟练的技巧以及繁杂的手工操作，因此会大大产品的延长创作周期以及成本开销(WARD，K.，BERTAILS, F.，KIM, T.-Y., MARSCHNER, S.R., CANI, M.-P., AND LIN, M.C.2007.Asurvey on hairmodeling:styling, simulation, and rendering.1EEE Transactions on Visualizationand Computer Graphicsl3，2，213 - 234.)。于是在此基础上，一些现有方法尝试釆集真实的发型图像来合成更为真实的发型模型并减少工作量，但是多数此类基于图像的建模方法需要釆集不同光照、不同视点或不同焦距下的多张图像才可能得到足够真实的发型三维结构(PARIS，S.，BRICE N0，H.，AND SILL10N, F.2004.Capture of hair geometryfrom multiple images.ACM Trans.Graph.23，3，712 - 719.; WEI, Y.，0FEK, E.，QUANj L，ANDSHUMj H.-Y.2005.Modeling hair from multiple views.ACM Trans.Graph.24, 3, 816 -820.; PARIS, S.，CHANG, W.，K0ZHUSHNYAN，0.1.，JAR0SZ，W.，MATUSIK，W.，ZWICKER, M.，AND DURAND, F.2008.Hair photobooth: geometric and photometric acquisitionof real hairstyles.ACM Trans.Graph.27,3,30:1 - 30: 9.; JAKOB, W.，MOON, J.T.，AND MARSCHNER, S.2009.Capturing hair assemblies fiber by fiber.ACM Trans.Graph.28，5，164:1 - 164:9.) Bonneel等人提出了一个发型外观估计方法，用以从单张室内闪光灯拍摄的图片中得到统计上类似的三维发型模型(B0NNEEL，N.`，PARIS, S.，PANNE, M.V.D.，DURAND, F.，ANDDRETTAKIS, G.2009.Single photoestimation of hair appearance.Computer GraphicsForum28, 1171 - 1180.)，但是其合成的发型模型并不能在像素级别上拟合原图像中的人物发型，因此并不适用于图像发型编辑应用中。Luo等人发现发丝方向特征通常比原始图像的像素颜色更为可靠，在多试点发型建模中使用方向信息来估计更准确的发型体(LU0，L.，LI，H.，PARIS, S.，WEI SE, T.，PAULY, M.，AND RUSINKIEWICZ, S.2012.Mult1-view hair captureusing orientation fields.1n Proc.CVPR2012.),但是此方法生成的发型通过多边形网格来表示，并不符合数字媒体产业对发型模型的质量需求。Beeler等人提出了一个同时采集稀疏面部毛发和被遮挡的皮面表面的方法(BEELER, T.，BICKEL, B.，NORIS, G.，BEARDSLEY, P.,MARSCHNER, S., SUMNER, R.ff., AND GROSS, M.2012.Coup I ed3D reconstruction of sparsefacial hair and skin.ACM Trans.Graph.31，4.),该方法得到的高质量建模结果印证了毛发对刻画虚拟角色真实性的重要性，但其只能应用于面部的稀疏的较短毛发，例如胡须与眉毛，无法用于普通的头发。二、渐变动画的生成计算机辅助的图像与形状渐变动画生成从十几年前就已开始被广泛研究并部分应用于电影特效制作以及图像编辑之中(WOLBERG, G.1998.1mage morphing: asurvey.The Visual Computer 14，360 - 372.;LAZARUS, F.，AND VERROUST,A.1998.Three-dimensional metamorphosis: a survey.The Visual Computer 14,373 -389.;ALEXA，M.，C0HEN-0R，D.，AND LEVIN,D.2000.As-rigid-as-possible shapeinterpolation.1n Proc.SIGGRAPH’ 00，157 - 164.)，由于人类对人脸天然的兴趣，肖像变换是其中最为深入研究的方向之一(BICHSEL，M.1996.Automatic interpolationand recognition of face images by morphing.1n Proc.1EEE InternationalConference on Automatic Face and Gesture Recognition, 128 - 135.;YANG, F., SHECHTMAN，E.，WANG，J.，B0URDEV，L.，AND METAXASjD.2012.Face morphing using3D-awareappearance optimization.1n Proc.Graphics Interface, 93 - 99.)。但是多数现有的方法只针对人脸，并没有对发型进行特殊变换处理，而是将其视为背景简单使用交叉渐隐(cross-fading)方法进行渐变，无法达到自然的中间效果。一个可能的原因是不同于人脸，难以确定发型对象之间的合适对应关系。重生成渐变(regenerativemorphing) (SHECHTMAN, E.，RAV-ACHA, A.，IRANI,M.，AND SEITZ, S.2010.Regenerative morphing.1n Proc.CVPR.)以及图像融合(imagemelding) (DARABI, S.，SHECHTMAN, E.，BARNES, C.，GOLDMAN, D.B.，AND SEN, P.2012.1magemelding:Combining inconsistent images using patch-based synthesis.ACM Trans.Graph.)是两种基于图像块(patch)的渐变合成技术，可用于自动生成两幅不相关图像间的平滑插值。但是他们的结果是通用的图像编辑方法，并未考虑人体发型本身的特殊特性，通常无法保持发型的视觉自本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种虚拟发型插值及渐变动画生成方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）发型模型数据的导入与预处理：导入通用发型模型数据，进行匹配与校准处理；（2）多重对应的发丝关联：通过求解步骤1处理后的输入发型模型发丝质量传输问题来得到发型模型之间多对多的发丝对应关系及相应的权值；（3）多重尺度的发丝关联：通过对步骤1处理后的输入发型模型进行聚类及层次结构的构建，得到自顶到下的发丝聚类及代表发丝，从而进行多重尺度下的发丝对应以获得分簇聚集效果并减小计算开销；（4）多输入的发型插值：通过将二元发型渐变扩展至多个输入发型模型并保证高效性，得到插值得到的新发型模型结果；（5）发型模型结果的导出：将上述步骤得到的发型模型结果以通用格式导出与存储。
【技术特征摘要】
1.种虚拟发型插值及渐变动画生成方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)发型模型数据的导入与预处理:导入通用发型模型数据，进行匹配与校准处理； (2)多重对应的发丝关联:通过求解步骤I处理后的输入发型模型发丝质量传输问题来得到发型模型之间多对多的发丝对应关系及相应的权值； (3)多重尺度的发丝关联:通过对步骤I处理后的输入发型模型进行聚类及层次结构的构建，得到自顶到下的发丝聚类及代表发丝，从而进行多重尺度下的发丝对应以获得分簇聚集效果并减小计算开销； (4)多输入的发型插值:通过将二元发型渐变扩展至多个输入发型模型并保证高效性，得到插值得到的新发型模型结果； (5)发型模型结果的导出:将上述步骤得到的发型模型结果以通用格式导出与存储。2.据权利要求1所述的虚拟发型插值及渐变动画生成方法，其特征在于，所述步骤2包括如下子步骤: (2.1)对所有步骤I处理后的输入发型模型的发丝计算其特征向量，并以此为标准表示任意两条发丝之间的几何相似性； (2.2)对步骤I处理后的输入发型模型的所有发丝类比为图节点建立二分图模型，令步骤2.1中得到的发丝几何相似性为发丝节点的传输开销，并设...
【专利技术属性】
技术研发人员：王律迪，周昆，翁彦琳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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