一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明提出一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法及系統，該方法包括輸入具有相同網格拓撲的模型庫，對所述模型庫中的模型進行分塊簡化，生成簡化模型，并記錄所述模型的片面與原始模型的面片之間的對應關系，獲取所述簡化模型的特征向量，組成所述簡化模型的特征向量空間；給定需要進行合成的初始模型S與終點模型T，根據所述對應關系，獲取簡化模型的初始模型S’與終點模型T’，通過計算所述初始模型S’與所述終點模型T’所在流形上的測地線路徑，獲取從所述始模型S’與所述終點模型T’的模型序列M’，根據所述對應關系，依次計算所述初始模型S’與所述終點模型T’的局部坐標架與頂點坐標，得到從原始初始模型S與終點模型T上的模型序列M。
【專利說明】
一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法及系統
技術領域
[0001]本發明涉及數字媒體技術領域，特別涉及一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法及系統。
【背景技術】
[0002]模型漸變技術是指在給定的一對起始和終止模型作為輸入，來生成一組自然并符合客觀規律的模型漸變序列，這種技術是三維動畫產業中的關鍵技術。
[0003]現有的方法在生成模型漸變序列時均采用插值技術，其區別主要在于選取參數空間不同，這類方法可以處理輸入模型差距不大的情況，通過線性插值便得到較自然合理的模型漸變序列，但由于采用對坐標直接線性插值的方法，當輸入模型差距較大時便會產生自交、扭曲變形等情況，Alexa在2003年的工作“Differential coordinates for localmesh morphing and deformat1n”操作局部微分坐標對模型進行編輯以及生成漸變序列，Alexa等人在2004年的工作“As-rigid-as possible shape interpolat1n”首先計算四面體網格的變形梯度，然后在梯度域進行插值來得到漸變序列，該方法只適用于四面體網格，Xu等人在2006年的工作“Poss1n shape interpolat1n”通過在梯度域進行插值生成新的梯度，然后通過求解泊松方程來得到模型漸變序列，Huang等人在2008年的工作“Non-rigidregistrat1n under isometric deformat1ns”將所有的待插值的模型作為一個整體優化的未知變量，該優化的目標是保持中間模型的幀間連續性以及保持插值模型進行局部剛體變換，求解該優化的時間開銷與空間開銷隨中間插值模型規模的增加而增加，Baran等人在2009年的工作“Semantic deformat1n transfer”中提出了一種基于分塊的線性旋轉無關(LRI)的方法來得到模型的特征向量，并記錄分塊的鄰接關系以及面片與分塊之間的從屬關系。這種表示可以對模型更有效的混合并生成更魯棒的結果，分塊之后使得算法求解更尚效。
[0004]上述這些方法是非數據驅動的，并沒有通過模型集合分析模型自身的形變規律，往往會產生不合理的漸變效果，Gao等人在2013年的工作“A data-driven approach torealistic shape morphing中提出了一種通過分析模型庫，并通過優化求解線性子空間的最短路問題來生成漸變序列的方法，該方法依然是在模型的歐式空間的坐標域進行分析，當模型庫的分布不夠稠密時，會產生自交等不合理形變的情況，同時該方法不提供一種用戶編輯漸變序列的工具。
[0005]發明專利“數據驅動的模型漸變方法”，該發明公開了一種數據驅動的模型漸變方法，包括:SI:輸入具有相同網格拓撲的模型庫;S2:通過保持模型局部剛性的方法對SI中的模型庫中的模型進行上采樣;S3:對上采樣后模型庫進行聚類得到變形子空間；S4:給定需要進行漸變變形的初始模型S和終點模型T，根據對應關系，在保持局部細節的情況下進行變形得到模型S’和T’；S5:通過求解一個二次整數優化可以得到一個從S’到T’的模型序列M’ ；S6:通過迀移模型序列上M’內的模型上每個面片的剛體變換并求解一個泊松方程，可以得到一組新的從S到T上的模型序列；S7:通過高斯插值局部剛性能量的方式得到最終的漸變序列。該發明的方法可以生成更加真實自然的模型漸變序列，但是該發明提出了一種在模型的歐式空間的坐標域進行分析，并通過優化求解線性子空間的最短路問題來生成漸變序列的方法同時該發明不提供一種用戶編輯漸變序列的工具，本發明通過旋轉平移無關的特征對模型庫進行分析，并引入了一種可視化的工具方便用戶對漸變序列進行編輯。
【發明內容】

[0006]針對現有技術的不足，本發明提出一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法及系統。
[0007]本發明提出一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法，包括:
[0008]步驟1，輸入具有相同網格拓撲的模型庫，對所述模型庫中的模型進行分塊簡化， 生成簡化模型，并記錄所述模型的片面與原始模型的面片之間的對應關系，獲取所述簡化模型的特征向量，組成所述簡化模型的特征向量空間；
[0009]步驟2,給定需要進行合成的初始模型S與終點模型T，根據所述對應關系，獲取初始模型S’與終點模型T’，通過計算所述始模型S’與所述終點模型T’所在流形上的測地線路徑，獲取從所述始模型S ’與所述終點模型T ’的模型序列M’，根據所述對應關系，依次計算所述始模型S’與所述終點模型T’的局部坐標架與頂點坐標，獲得從原始初始模型S與所述終點模型T上的模型序列M。
[0010]步驟3,通過在交互編輯界面選中測地線路徑上的某一點，查看所述某一點所對應的模型在特征空間上相近的4個模型，通過交互并選取其中一個模型作為通過路徑的約束條件，獲取新的模型序列M_new〇
[0011]所述步驟2包括步驟21:通過迪杰斯特拉方法在所述始模型S’與所述終點模型T’ 所在的流形上計算出的測地線路徑作為初值；
[0012]步驟22:通過計算二次優化求解能量式獲取經過特征向量空間中的初始模型S’與終點模型T’；
[0013]步驟23:依次迭代所述步驟21與所述步驟3,直至得到用戶滿意的模型漸變序列。 [〇〇14]所述步驟2還包括步驟24:根據所述模型序列M’，以及所述對應關系，獲取所述原始模型的局部坐標架；
[0015]步驟25:根據所述局部坐標架計算線性方程，獲取所述始模型S’與所述終點模型 T’的頂點坐標。
[0016]還包括步驟4,通過主成分分析的方法將初始模型S’與終點模型T’所在的高維流形空間降維至二維平面，方便用戶操作并生成所需要的模型序列，并直觀的展示模型序列。
[0017]本發明還提出一種數據驅動的交互式三維動畫合成系統，包括:
[0018]簡化模塊，用于輸入具有相同網格拓撲的模型庫，對所述模型庫中的模型進行分塊簡化，生成簡化模型，并記錄所述模型的片面與原始模型的面片之間的對應關系，獲取所述簡化模型的特征向量，組成所述簡化模型的特征向量空間；
[0019]合成序列模塊，用于給定需要進行合成的初始模型S與終點模型T，根據所述對應關系，獲取初始模型S’與終點模型T’，通過計算所述始模型S’與所述終點模型T’所在流形上的測地線路徑，獲取從所述始模型S’與所述終點模型T’的模型序列M’，根據所述對應關系，依次計算所述始模型S’與所述終點模型T’的局部坐標架與頂點坐標，獲得從原始初始模型S與所述終點模型T上的模型序列Μ。
[0020]還包括獲取新序列模塊，用于通過在交互編輯界面選中測地線路徑上的某一點，查看所述某一點所對應的模型在特征空間上相近的4個模型，通過交互并選取其中一個模型作為通過路徑的約束條件，獲取新的模型序列M_new。
[0021]所述合成序列模塊包括計算測地線路模塊:用于通過迪杰斯特拉方法在所述始模型S’與所述終點模型T’所在的流形上計算出的測地線路徑作為初值；
[0022]優化測地線模塊:用于通過計算二次優化求解能量式獲取經過特征向量空間中的初始模型S’與終點模型T’；
[0023]迭代模塊:用于通過迭代所述合成序列模塊與所述獲取新序列模塊，直至得到用戶滿意的模型漸變序列。
[0024]所述合成序列模塊還包括獲取局部坐標架模塊:用于根據所述模型序列M’，以及所述對應關系，獲取所述原始模型的局部坐標架；
[0025]獲取頂點坐標模塊:用于根據所述局部坐標架計算線性方程，獲取所述始模型S’與所述終點模型T’的頂點坐標。
[0026]還包括展示模塊，用于通過主成分分析的方法將初始模型S’與終點模型T’所在的高維流形空間降維至二維平面，方便用戶操作并生成所需要的模型序列，并直觀的展示模型序列。
[0027]由以上方案可知，本發明的優點在于:
[0028]本發明通過對數據庫進行分析并通過分析得到的序列模型，并設計一種根據模型分布可交互式的編輯工具，用戶通過觀察變形路徑和插值模型相鄰近的模型，并可以交互式調整路徑，這樣可以提供給用戶一個實用的工具，方便生成更加真實自然的模型漸變序列，進而生成所需要的變形動畫。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明的數據驅動的交互式三維動畫合成方法流程圖；
[0030]圖2是本發明的可視化交互式漸變序列編輯界面；
[0031]圖3是本發明的數據驅動的交互式三維動畫合成方法應用結果示意圖；
[0032]圖4是本發明的數據驅動的交互式三維動畫合成方法應用結果示意圖。
【具體實施方式】
[0033]本發明針對現有技術的不足，提出一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法及系統，在對數據庫模型數據進行分析得到漸變序列的基礎上，引入可視化的工具方便用戶對漸變序列進行編輯。
[0034]本發明提供一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法，包括:
[0035]S1:輸入具有相同網格拓撲的模型庫；
[0036]S2:在保持模型局部細節的條件下對SI中的模型庫中的模型進行分塊簡化，并記錄簡化模型與原始模型面片之間的對應關系；
[0037]S3:對S2中簡化后的模型庫上使用一種基于分塊的線性旋轉無關(LRI)的方法來得到模型的特征向量，組成模型的特征向量空間；
[0038]S4:給定需要進行合成的初始模型S和終點模型T，根據S2中的分塊簡化對應關系得到簡化模型S’和T’；
[0039]S5:通過求解模型集合所在流形上測地線路徑得到從S’和T’的模型序列M’，并將該測地線路徑優化問題建模成一個二次優化問題；
[0040]S6:根據S2中簡化模型與原始模型面片之間的對應關系，依次求解模型的局部坐標架和頂點坐標，可以得到一組新的從S ’和T ’上的模型序列M;
[0041]S7:通過在交互編輯界面選中路徑上某一點，可以查看該點所對應的模型在特征空間上相近的4個模型，通過交互并選取其中一個模型作為通過路徑的約束條件可以得到新的模型序列M_new;
[0042]S8:使用主成分分析(PCA)的方法將模型集合所在的高維流形空間降維至二維平面，方便用戶對程序進行操作生成所需要的動畫序列，并直觀的展示模型漸變序列；
[0043]其中，S3中所述的基于分塊的LRI方法包括:
[0044]S31:通過三角面片的兩個單位邊向量和面片單位法向量來表示面片的仿射變換矩陣D;
[0045]S32:對S31中的仿射變換矩陣D進行奇異值分解，得到一個旋轉矩陣R和一個縮放矩陣S;
[0046]S33:根據S2中分塊之后面片與分塊的對應關系，計算分塊之后每塊的平均旋轉G;[〇〇47]S34:根據S33計算得到的平均旋轉G，得到相鄰分塊i之間的鏈接關系GfG;
[0048]S35:通過對得到的相對剛體變換取矩陣對數(log)操作后，其可以線性組合，從而可以更方便的混合旋轉矩陣。
[0049]其中，S5中所述二次整數優方法包括:
[0050]S51:通過采用迪杰斯特拉方法在模型集合所在的流形上求解出的測地線路徑作為初值；[0051 ]S52:通過求解一個二次優化求解能量式來得到經過的特征向量空間中的模型，二次優化的能量項包括E_short，E_near，E_lap lace;
[0052]S521:使用E_near能量項來計算路徑上每個頂點與流形空間上的最相近的模型的歐式距離，以此來保證優化后的路徑在模型所在的流形空間上；[〇〇53]S522:E_laplace是平滑項，使得路徑更加的平滑。[〇〇54]S523: E_short計算路徑長度，使得優化后路徑更短。
[0055]S53:依次迭代S51和S52直至收斂。[〇〇56]其中，S6具體包括:[〇〇57]S61:通過S5中得到的模型序列M’，以及S2中模型之間的對應關系，求解一個線性方程來得到原始模型局部坐標架；[〇〇58]S62:通過S31中模型特征的表示方式，并以S61計算得到的局部坐標架再次求解線性方程得到模型的頂點坐標，從而重建出一組新的從S’和T’上的漸變序列。[〇〇59]其中，S7具體包括:[〇〇6〇]S71:在交互編輯界面選中路徑上某一點，可以查看該點所對應的模型在特征空間上相近的4個模型L;
[0061]S72:用戶在L中選擇一個感興趣的模型，重新計算得到包含該模型的一個模型漸變序列；
[0062]S73:在求解S5的二次優化的基礎上，將用戶選擇的模型作為二次優化的邊界條件，從而將選中模型添加到路徑中，并使用S6中的方法得到新的模型漸變序列M_new。
[0063]S74:依次迭代S71和S72直至結果滿意。
[0064]其中，S8具體包括:可視化的界面設計，使用主成分分析(PCA)的方法將多維的模型坐標空間降維到二維平面，方便用戶對程序進行操作，并直觀的展示模型漸變序列；
[0065]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0066]如圖1所示，本發明提供一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法，包括:
[0067]S1:輸入具有相同網格拓撲的模型庫；
[0068]S2:在保持模型局部細節的條件下對SI中的模型庫中的模型進行分塊簡化，并記錄簡化模型與原始模型面片之間的對應關系；
[0069]S3:對S2中簡化后的模型庫上使用一種基于分塊的線性旋轉無關(LRI)的方法來得到模型的特征向量，組成模型的特征向量空間；
[0070]S4:給定需要進行合成的初始模型S和終點模型T，根據S2中的分塊簡化對應關系得到簡化模型S’和T’；
[0071]S5:通過求解模型集合所在流形上測地線路徑得到從S’和T’的模型序列M’，并將該測地線路徑優化問題建模成一個二次優化問題；
[0072]S6:根據S2中簡化模型與原始模型面片之間的對應關系，依次求解模型的局部坐標架和頂點坐標，可以得到一組新的從S到T上的模型序列M;
[0073]S7:通過在交互編輯界面選中路徑上某一點，可以查看該點所對應的模型在特征空間上相近的4個模型，通過交互并選取其中一個模型作為通過路徑的約束條件可以得到新的模型序列M_new ；
[0074]S8:使用主成分分析(PCA)的方法將模型集合所在的高維流形空間降維至二維平面，方便用戶對程序進行操作生成所需要的動畫序列，并直觀的展示模型漸變序列；
[0075]其中，S3中所述的基于分塊的LRI方法包括:
[0076]S31:通過三角面片的兩個單位邊向量和面片單位法向量來表示面片的仿射變換矩陣D;
[0077]S32:對S31中的仿射變換矩陣D進行奇異值分解，得到一個旋轉矩陣R和一個縮放矩陣S;
[0078]S33:根據S2中分塊之后面片與分塊的對應關系，計算分塊之后每塊的平均旋轉G;
[0079]S34:根據S33計算得到的平均旋轉G，得到相鄰分塊i之間的鏈接關系Gf1G;
[0080]S35:通過對得到的相對剛體變換取矩陣對數(log)操作后，其可以線性組合，從而可以更方便的混合旋轉矩陣。
[0081 ]其中，S5中所述二次整數優方法包括:
[0082]S51:通過采用迪杰斯特拉方法在模型集合所在的流形上求解出的路徑作為初值；
[0083]S52:通過求解一個二次優化求解能量式來得到經過的特征向量空間中的模型，二次優化的能量項包括E_short，E_near，E_lap lace ；
[0084]S521:使用E_near能量項來計算路徑上每個頂點與流形空間上的最相近的模型的歐式距離，以此來保證優化后的路徑在模型所在的流形空間上；
[0085] S522:E_laplace是平滑項，使得路徑更加的平滑。[〇〇86]S523: E_sh〇rt計算路徑長度，使得優化后路徑更短。
[0087]S53:依次迭代S51和S52直至收斂。[〇〇88] 其中，S6具體包括:[〇〇89]S61:通過S5中得到的漸變序列，以及S2中模型之間的對應關系，求解一個線性方程來得到原始模型局部坐標架；
[0090]S62:通過S31中模型特征的表示方式，并以S61計算得到的局部坐標架再次求解線性方程得到模型的頂點坐標，從而重建出一組新的從S到T上的漸變序列。
[0091]其中，S7具體包括:[〇〇92]S71:在交互編輯界面選中路徑上某一點，可以查看該點所對應的模型在特征空間上相近的4個模型L;
[0093]S72:用戶在L中選擇一個感興趣的模型，重新計算得到包含該模型的一個模型漸變序列；
[0094]S73:在求解S5的二次優化的基礎上，將用戶選擇的模型作為二次優化的邊界條件，從而將選中模型添加到路徑中，并使用S6中的方法得到新的模型漸變序列M_new。[〇〇95]S74:依次迭代S71和S72直至結果滿意。
[0096]其中，S8具體包括:可視化的界面設計，使用主成分分析(PCA)的方法將多維的模型坐標空間降維到二維平面，方便用戶對程序進行操作，并直觀的展示模型漸變序列；
[0097]如圖2所示，展示的是本發明的可視化交互式漸變序列編輯界面。用戶可以在左上方的小窗口上查看當前的模型漸變序列結果。同時，我們使用主成分分析(PCA)的方法將多維的模型坐標空間降維到二維平面。在圖中的右下窗口，每一個圓點表示一個模型，同時用曲線表示編輯前后的模型漸變序列路徑。模型漸變序列在左側窗口顯示，為了直觀的顯示模型在漸變路徑上的位置并方便點擊查看，我們使用模型在漸變序列路徑上的分布來展示模型。用戶可以自由的在變形路徑上選取想要查看的模型。一旦用戶選取一個模型，四個最相近的模型會分布在該模型周圍。這四個模型可以被選擇，選中之后會在右上方的窗口顯示。如果用戶認為這四個模型中有自己想要編輯的形態，便可將該模型添加至模型漸變序列中。如果用戶對于編輯之后的結果仍不滿意，可以再次進行編輯，直至結果滿意。
[0098]如圖3所示，表示本發明的結果示意圖。圖3展示的是人手的漸變序列，使用的是手的數據庫。圖中第一列為模型漸變的起始模型，第五列是模型漸變的終止模型。圖中第一行為Baran等人的工作Semantic deformat1n transfer的結果，第二行為Gao等人的工作A data-driven approach to realistic shape morphing中的結果，第三行為我們交互式編輯之前的結果，第四行是我們添加交互式編輯之后的結果。通過比較可以發現我們的算法重建算法可以有效的挖掘數據庫中的知識，并生成自然合理的模型漸變效果。其他的兩項工作結果在該組例子中表現的不夠自然合理，因為手的關節較多，變形的自由度較大，發生了過度扭曲和自交的情況。同時，我們的方法添加交互式的操作，可以自定義的編輯模型漸變序列的中間結果，使生成的結果更符合用戶的需求。
[0099]如圖4所示，表示本發明的結果示意圖。圖4展示的是人體的漸變序列，使用的是人的模型。第一行是Xu等人的工作Poss1n shape interpolat1n生成的漸變序列，第二行是Baran等人的工作Semantic deformat1n transfer生成的漸變序列，第三行是Gao等人在Adata-driven approach to realistic shape morphing中數據驅動的方法，第四行是我們的數據驅動生成的漸變序列。相比于非數據驅動的方法，Gao等人的數據驅動的方法產生了一個比較好的效果，但是因為運用到離散子空間，有時不能找到中間的過渡模型。我們的方法在流形上找到一個光滑的路徑，因此產生了一個很真實的漸變結果，避免了失真情況的出現。
[0100]本發明還提出一種數據驅動的交互式三維動畫合成系統，包括:
[0101]簡化模塊，用于輸入具有相同網格拓撲的模型庫，對所述模型庫中的模型進行分塊簡化，生成簡化模型，并記錄所述模型的片面與原始模型的面片之間的對應關系，獲取所述簡化模型的特征向量，組成所述簡化模型的特征向量空間；
[0102]合成序列模塊，用于獲取需要進行合成的初始模型S與終點模型T，根據所述對應關系，獲取初始模型s’與終點模型T’，通過計算所述始模型S’與所述終點模型T’所在流形上的測地線路徑，獲取從所述初始模型s’與所述終點模型T’的模型序列M’，根據所述對應關系，依次計算所述初始模型S’與所述終點模型T’的局部坐標架與頂點坐標，獲取從給定的初始模型S與終點模型T上的模型序列M。
[0103]所述合成序列模塊包括計算測地線路模塊:用于通過迪杰斯特拉方法在所述始模型S’與所述終點模型T’所在的流形上計算出的測地線路徑作為初值；
[0104]優化測地線模塊:用于通過計算二次優化求解能量式優化測地線路模塊獲得到的路徑初值，得到經過特征向量空間中的初始模型S’與終點模型T’之間的光滑的測地線路；
[0105]迭代模塊:通過迭代合成序列模塊與獲取新序列模塊，直至得到用戶滿意的模型漸變序列。
[0106]所述合成序列模塊還包括獲取局部坐標架模塊:用于根據所述模型序列M’，以及所述對應關系，獲取所述原始模型的局部坐標架；
[0107]獲取頂點坐標模塊:用于根據所述局部坐標架計算線性方程，獲取所述始模型S’與所述終點模型T’的頂點坐標。
[0108]本發明系統還包括獲取新序列模塊，用于通過在交互編輯界面選中測地線路徑上的某一點，查看所述某一點所對應的模型在特征空間上相近的4個模型，通過交互并選取其中一個模型作為通過路徑的約束條件，獲取新的模型序列M_new。
[0109]本發明系統還包括展示模塊，通過使用主成分分析的方法將初始模型S’與終點模型T’所在的高維流形空間降維至二維平面，方便用戶操作并生成所需要的模型序列，并直觀的展示模型序列。
【主權項】
1.一種數據驅動的交互式三維動畫合成方法，其特征在于，包括:步驟1，輸入具有相同網格拓撲的模型庫，對所述模型庫中的模型進行分塊簡化，生成 簡化模型，并記錄所述模型的片面與原始模型的面片之間的對應關系，獲取所述簡化模型 的特征向量，組成所述簡化模型的特征向量空間；步驟2,給定需要進行合成的初始模型S與終點模型T，根據所述對應關系，獲取初始模 型S’與終點模型T’，通過計算所述始模型S’與所述終點模型T’所在流形上的測地線路徑， 獲取從所述始模型S’與所述終點模型T’的模型序列M’，根據所述對應關系，依次計算所述 始模型S’與所述終點模型T’的局部坐標架與頂點坐標，獲得從原始初始模型S與所述終點 模型T上的模型序列M。2.如權利要求1所述的數據驅動的交互式三維動畫合成方法，其特征在于，還包括步驟3,通過在交互編輯界面選中測地線路徑上的某一點，查看所述某一點所對應的模型在特征 空間上相近的4個模型，通過交互并選取其中一個模型作為通過路徑的約束條件，獲取新的 模型序列^脫界。3.如權利要求1或2所述的數據驅動的交互式三維動畫合成方法，其特征在于，所述步 驟2包括步驟21:通過迪杰斯特拉方法在所述始模型S’與所述終點模型T’所在的流形上計 算出的測地線路徑作為初值；步驟22:通過計算二次優化求解能量式獲取經過特征向量空間中的初始模型S’與終點 模型T’；步驟23:依次迭代所述步驟21與所述步驟3,直至得到用戶滿意的模型漸變序列。4.如權利要求1所述的數據驅動的交互式三維動畫合成方法，其特征在于，所述步驟2 還包括步驟24:根據所述模型序列M’，以及所述對應關系，獲取所述原始模型的局部坐標 架；步驟25:根據所述局部坐標架計算線性方程，獲取所述始模型S’與所述終點模型T ’的 頂點坐標。5.如權利要求1所述的數據驅動的交互式三維動畫合成方法，其特征在于，還包括步驟4,通過主成分分析的方法將初始模型S’與終點模型T’所在的高維流形空間降維至二維平 面，方便用戶操作并生成所需要的模型序列，并直觀的展示模型序列。6.—種數據驅動的交互式三維動畫合成系統，其特征在于，包括:簡化模塊，用于輸入具有相同網格拓撲的模型庫，對所述模型庫中的模型進行分塊簡 化，生成簡化模型，并記錄所述模型的片面與原始模型的面片之間的對應關系，獲取所述簡 化模型的特征向量，組成所述簡化模型的特征向量空間；合成序列模塊，用于給定需要進行合成的初始模型S與終點模型T，根據所述對應關系， 獲取初始模型S’與終點模型T’，通過計算所述始模型S’與所述終點模型T’所在流形上的測 地線路徑，獲取從所述始模型S’與所述終點模型T’的模型序列M’，根據所述對應關系，依次 計算所述始模型S’與所述終點模型T’的局部坐標架與頂點坐標，獲得從原始初始模型S與 所述終點模型T上的模型序列M。7.如權利要求6所述的數據驅動的交互式三維動畫合成系統，其特征在于，還包括獲取 新序列模塊，用于通過在交互編輯界面選中測地線路徑上的某一點，查看所述某一點所對 應的模型在特征空間上相近的4個模型，通過交互并選取其中一個模型作為通過路徑的約束條件，獲取新的模型序列M_neWo8.如權利要求6或7所述的數據驅動的交互式三維動畫合成系統，其特征在于，所述合成序列模塊包括計算測地線路模塊:用于通過迪杰斯特拉方法在所述始模型S’與所述終點模型T’所在的流形上計算出的測地線路徑作為初值； 優化測地線模塊:用于通過計算二次優化求解能量式獲取經過特征向量空間中的初始模型S’與終點模型T’； 迭代模塊:用于通過迭代所述合成序列模塊與所述獲取新序列模塊，直至得到用戶滿意的模型漸變序列。9.如權利要求6所述的數據驅動的交互式三維動畫合成系統，其特征在于，所述合成序列模塊還包括獲取局部坐標架模塊:用于根據所述模型序列M’，以及所述對應關系，獲取所述原始模型的局部坐標架； 獲取頂點坐標模塊:用于根據所述局部坐標架計算線性方程，獲取所述始模型S’與所述終點模型T ’的頂點坐標。10.如權利要求6所述的數據驅動的交互式三維動畫合成系統，其特征在于，還包括展示模塊，用于通過主成分分析的方法將初始模型S’與終點模型T’所在的高維流形空間降維至二維平面，方便用戶操作并生成所需要的模型序列，并直觀的展示模型序列。
【文檔編號】G06T13/20GK106023287SQ201610373694
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】高林, 夏時洪, 陳姝宇
【申請人】中國科學院計算技術研究所