專利名稱：一種個性化三維動漫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種個性化三維動漫的制作方法，屬于計算機動漫技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著3D電影《阿凡達》在全球的熱播和票房的火爆，三維動漫在國內(nèi)外也得到越 來越多的重視。皮克斯的最新3D力作《飛屋環(huán)游記》、《鬼媽媽》、《了不起的狐貍爸爸》，不論 從動漫內(nèi)容上還是技術(shù)上，都呈現(xiàn)出比2D動漫或劇情片更具吸引力的趕超趨勢。以個人用戶為動漫主角的個性化三維動漫，可廣泛應(yīng)用于兒童MV，藝術(shù)相冊，藝術(shù) 動畫，情侶婚慶等市場，滿足人們對于個性化和差異化的追求，市場前景不可估量。然而，由于個性化三維動漫面向的是個人用戶，因此需要針對每個用戶，建立該用 戶的人物模型，再將此人物模型融入到三維動漫場景模型中進行渲染，得到三維動漫視頻。 這樣制作出來的個性化三維動漫成本極高，動輒數(shù)千元/秒的制作成本使得它難以成為個 人用戶的消費選擇，目前尚無較好的替代方案或解決辦法。對大部分人來說，擁有一部“自 己主演的動畫片”對于普通人來說依然是一個遙不可及的夢想。另一方面，現(xiàn)有的三維動漫制作主要通過造型技術(shù)來建立人物角色的模型，就是 以曲線、曲面等模型為基元，通過人工操作和組合，繪制出人物的模型。它涉及到大量枯燥 復(fù)雜的人工操作，成本高，制作時間長，難以模擬人物的細節(jié)以及一些復(fù)雜的光照效果，并 且模型的真實感較差，與真實人物相去甚遠，普通人一眼就能分辨出二者的差異。綜上所述，傳統(tǒng)的三維動漫制作方法在面向個人用戶時制作成本高昂，制作時間 長，真實感差，難以進入個人消費領(lǐng)域。因此，急需一種新型的、低成本、自動化的個性化三 維動漫制作方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)的三維動漫制作針對個人用戶進行個性化定制中 的缺陷成本高昂，制作時間長，真實感差，需要大量枯燥復(fù)雜的人工操作等等。為此，本發(fā) 明提出一種個性化三維動漫的制作方法。采用本發(fā)明，可以極大地降低個性化三維動漫的 制作成本和制作時間，且制作出來的三維動漫人物真實感強，以較低的成本實現(xiàn)個性化三 維動漫制作的簡單化，批量化，快速化和自動化。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述個性化三維動漫的制作方法包括如下步驟1)多視點真人頭部圖像的采集利用相機對個人用戶從多個不同角度進行頭部的拍攝，獲取該用戶頭部的多視點 圖像；2)基于多視點圖像的三維真人頭像建模對所采集的多視點圖像，采用SIFT (Scale-invariant feature transform)技術(shù) 來獲取多視點圖像中的對應(yīng)特征點，以此特征點作為約束來恢復(fù)相機參數(shù)，并根據(jù)此相機 參數(shù)進行射影重構(gòu)來修正特征點中的誤匹配對，得到稀疏點云模型；同時，以所述稀疏點云模型作為約束，進行基于立體視覺的三維重建，并經(jīng)過融合，得到密集的點云模型，即三維 真人頭像模型；3)變姿態(tài)虛擬真人頭像的繪制對得到的密集點云模型進行特征點的提取和特征點列的重采樣，然后進行基于輪 廓的空間點三角化，再使用OpenGL(Open Graphics Library)技術(shù)，實現(xiàn)重建目標的三維顯 示，即虛擬真人頭像；4)個性化三維動漫的合成對三維動漫中的角色頭像信息進行標記，記錄角色頭像在視頻中的姿態(tài)、位置、大 小信息，結(jié)合變姿態(tài)虛擬頭像渲染技術(shù)，將具有動漫角色的相同位置、姿態(tài)和大小的虛擬真 人頭像直接嵌入到動漫視頻當中，替換三維動漫中的原角色頭像，實現(xiàn)虛擬真人頭像與三 維動漫的無縫嵌入。所述基于多視點圖像的三維真人頭像建模的步驟為a)基于SIFT技術(shù)對多視點圖像的特征點抽取和匹配；b)利用RANSAC(RANdom SAmple Consensus)算法去除匹配結(jié)果中的野點；c)根據(jù)匹配結(jié)果進行相機的自標定，獲取相機內(nèi)參和外參；d)利用相機的參數(shù)，對特征點進行射影重構(gòu)，來修正特征點中的誤匹配對，得到的 稀疏點云模型；e)以所述稀疏點云模型為基礎(chǔ)，進行基于立體視覺的三維重建，對重建結(jié)果進行 融合，得到密集的點云模型。所述變姿態(tài)虛擬真人頭像的繪制的步驟為a)對采集的多視點圖像進行基于輪廓的特征提?。籦)對提取出的多視點圖像的輪廓按創(chuàng)建polygonal-chain的方法，形成點列，并 對此點列進行重采樣，以減少后續(xù)階段中處理的數(shù)據(jù)量；c)結(jié)合密集點云模型對重采樣后的點列進行基于輪廓的空間點三角化，形成三角 面片；d)對所述三角面片進行紋理抽取和貼圖；e)基于OpenGL技術(shù)的三角面片可視化，實現(xiàn)真人頭像的變姿態(tài)繪制。所述個性化三維動漫的合成步驟為a)對三維動漫中的角色頭像信息逐幀進行標記，記錄角色頭像在視頻中的姿態(tài)、 位置、大小信息；b)根據(jù)角色頭像的標記信息，生成每個姿態(tài)下的虛擬真人頭像。c)以虛擬真人頭像來替換三維動漫中當前幀的角色頭像，所述虛擬真人頭像和角 色頭像具有相同位置、姿態(tài)和大小；d)對替換后的幀進行合成，生成所需的個性化三維動漫視頻。本發(fā)明的優(yōu)點是1.基于民用級的攝像機或相機所獲取的多視點圖像和通用的硬件計算平臺，快速 構(gòu)建出數(shù)字化三維真人頭像模型，模型精度高，真實感強。2.除多視點圖像的采集和動漫角色信息的標定外，整個過程全自動實現(xiàn)，實現(xiàn)個 性化三維動漫制作的簡單化，快速化和批量化。
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3.無需復(fù)雜的人工建模操作，成本低，制作周期短，速度快。


圖1為本發(fā)明所述方法的流程圖。圖2為個性化三維動漫真人頭像的合成。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明主要步驟如下1)多視點真人頭部圖像的采集利用民用級的相機，對個人用戶從多個不同角度進行頭部的拍攝，獲取該用戶頭 部的多視點圖像。為實現(xiàn)較好的拍攝效果，可采取如下5P的拍照方案真人頭部的正對位置(正 位)1張；左正位2張，拍攝角度間隔為30度；右正位2張，拍攝角度間隔為30度；垂直方 向上下位置各一張，與正位的角度間隔均為30度。2)基于多視點圖像的三維真人頭像建模針對民用級的數(shù)碼相機所采集的多視點圖像，采用SIFT技術(shù)來獲取多視點圖像 中的對應(yīng)特征點，以此作為約束來恢復(fù)相機參數(shù)，并根據(jù)此參數(shù)進行射影重構(gòu)來修正特征 點中的誤匹配對，得到的稀疏點云模型。同時，以此結(jié)果作為約束，進行基于立體視覺的三 維重建，并經(jīng)過融合，得到密集的點云模型，具體步驟如下a)基于SIFT技術(shù)的多視點圖像的特征點抽取和匹配；b)利用RANSAC算法去除匹配結(jié)果中的野點；c)根據(jù)匹配結(jié)果進行相機的自標定，獲取相機內(nèi)參和外參；d)利用相機的參數(shù)，對特征點對進行射影重構(gòu)，來修正特征點中的誤匹配對，得到 的稀疏點云模型；e)以稀疏點云模型為基礎(chǔ)，進行基于立體視覺的三維重建，對重建結(jié)果進行融合， 得到密集的點云模型。3)變姿態(tài)虛擬真人頭像的繪制對真人頭像建模得到的密集點云數(shù)據(jù)進行特征點的提取和特征點列的重采樣，然 后進行基于輪廓的空間點三角化，再使用OpenGL技術(shù)，實現(xiàn)重建目標的三維顯示，具體步 驟如下a)對輸入多視點圖像進行基于輪廓的特征提取；b)對提取出的多視點圖像的輪廓按創(chuàng)建polygonal-chain的方法，形成點列，并 對此點列進行重采樣，以減少后續(xù)階段中處理的數(shù)據(jù)量；c)結(jié)合密集點云模型對重采樣后的點列進行基于輪廓的空間點三角化，形成三角 面片；d)對三角面片進行紋理抽取和貼圖；e)基于OpenGL技術(shù)的三角面片可視化，實現(xiàn)真人頭像的變姿態(tài)繪制。4)個性化三維動漫的合成
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對三維動漫中的角色頭像信息進行標記，記錄其在視頻中的姿態(tài)、位置、大小等信 息，結(jié)合變姿態(tài)虛擬頭像渲染技術(shù)，將具有動漫角色的相同位置和姿態(tài)的真人頭像直接嵌 入到動漫視頻當中，替換三維動漫中的原角色頭像，實現(xiàn)真人頭像與三維動漫的無縫嵌入。如圖2所示，具體步驟如下a)對三維動漫中的角色頭像信息逐幀進行標記，記錄其在視頻中的姿態(tài)和位置等 fn息οb)根據(jù)角色頭像的標記信息，生成該姿態(tài)下的虛擬真人頭像。c)以虛擬真人頭像來替換三維動漫中當前幀的角色頭像。d)對替換后的結(jié)果進行合成，生成所需的個性化三維動漫視頻。
權(quán)利要求
一種個性化三維動漫的制作方法，其特征是所述方法包括如下步驟1)多視點真人頭部圖像的采集利用相機對個人用戶從多個不同角度進行頭部的拍攝，獲取該用戶頭部的多視點圖像；2)基于多視點圖像的三維真人頭像建模對所采集的多視點圖像，采用SIFT技術(shù)來獲取多視點圖像中的對應(yīng)特征點，以此特征點作為約束來恢復(fù)相機參數(shù)，并根據(jù)此相機參數(shù)進行射影重構(gòu)來修正特征點中的誤匹配對，得到稀疏點云模型；同時，以所述稀疏點云模型作為約束，進行基于立體視覺的三維重建，并經(jīng)過融合，得到密集的點云模型，即三維真人頭像模型；3)變姿態(tài)虛擬真人頭像的繪制對得到的密集點云模型進行特征點的提取和特征點列的重采樣，然后進行基于輪廓的空間點三角化，再使用OpenGL技術(shù)，實現(xiàn)重建目標的三維顯示，即虛擬真人頭像；4)個性化三維動漫的合成對三維動漫中的角色頭像信息進行標記，記錄角色頭像在視頻中的姿態(tài)、位置、大小信息，結(jié)合變姿態(tài)虛擬頭像渲染技術(shù)，將具有動漫角色的相同位置、姿態(tài)和大小的虛擬真人頭像直接嵌入到動漫視頻當中，替換三維動漫中的原角色頭像，實現(xiàn)虛擬真人頭像與三維動漫的無縫嵌入。
2.如權(quán)利要求1所述個性化三維動漫的制作方法，其特征是所述基于多視點圖像的三 維真人頭像建模的步驟為a)基于SIFT技術(shù)對多視點圖像的特征點抽取和匹配；b)利用RANSAC算法去除匹配結(jié)果中的野點；c)根據(jù)匹配結(jié)果進行相機的自標定，獲取相機內(nèi)參和外參；d)利用相機的參數(shù)，對特征點進行射影重構(gòu)，來修正特征點中的誤匹配對，得到的稀疏 點云模型；e)以所述稀疏點云模型為基礎(chǔ)，進行基于立體視覺的三維重建，對重建結(jié)果進行融合， 得到密集的點云模型。
3.如權(quán)利要求1所述個性化三維動漫的制作方法，其特征是所述變姿態(tài)虛擬真人頭像 的繪制的步驟為f)對采集的多視點圖像進行基于輪廓的特征提取；g)對提取出的多視點圖像的輪廓按創(chuàng)建polygonal-chain的方法，形成點列，并對此 點列進行重采樣，以減少后續(xù)階段中處理的數(shù)據(jù)量；h)結(jié)合密集點云模型對重采樣后的點列進行基于輪廓的空間點三角化，形成三角面片；i)對所述三角面片進行紋理抽取和貼圖；j)基于OpenGL技術(shù)的三角面片可視化，實現(xiàn)真人頭像的變姿態(tài)繪制。
4.如權(quán)利要求1所述個性化三維動漫的制作方法，其特征是所述個性化三維動漫的合 成步驟為a)對三維動漫中的角色頭像信息逐幀進行標記，記錄角色頭像在視頻中的姿態(tài)、位置、 大小信息；b)根據(jù)角色頭像的標記信息，生成每個姿態(tài)下的虛擬真人頭像。c)以虛擬真人頭像來替換三維動漫中當前幀的角色頭像，所述虛擬真人頭像和角色頭 像具有相同位置、姿態(tài)和大??；d)對替換后的幀進行合成，生成所需的個性化三維動漫視頻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種個性化三維動漫的制作方法，步驟為首先進行多視點真人頭部圖像的采集，然后基于多視點圖像的三維真人頭像建模，再進行變姿態(tài)虛擬真人頭像的繪制，最后進行個性化三維動漫的合成。采用本發(fā)明，可以極大地降低個性化三維動漫的制作成本和制作時間，且制作出來的三維動漫人物真實感強，以較低的成本實現(xiàn)個性化三維動漫制作的簡單化，批量化，快速化和自動化。
文檔編號G06T17/00GK101916456SQ20101025060
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者萬愛明, 徐秀兵, 李浩民 申請人:李浩民;徐秀兵