[发明专利]实现器官动画的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及统计数据处理领域，尤其涉及实现器官动画的技术。

背景技术

ASM(Active Shape Model，活动形状模型)是一种强大的物体形状描述方法，其利用PCA(Principal Components Analysis，主分量分析)技术，来统计形状特征，并利用所统计的形状特征来研究相似物体的轮廓变化规律。

目前，ASM技术被广泛应用于人脸轮廓定位。基于ASM技术进行人脸轮廓定位时，一般首先给出人脸器官轮廓的初始位置；然后在初始位置附近，搜索最合适的器官轮廓候选点，并将所述候选点组织为一个新的轮廓投影到PCA空间中，得到一个形状上被约束的轮廓，最后不断迭代就可以定位出最终的人脸器官轮廓。

三维人脸动画在人机交互、娱乐、虚拟直播领域有着广泛的应用，基于行为的人脸动画(Performance-Driven Face Animation)则是其中一项非常困难和有挑战性的研究方向。因为人的嘴巴是整个人脸区域中变化最为复杂的部位，所以人脸动画中最复杂的则是嘴巴的驱动。

与本发明有关的现有技术提供了一种确定嘴巴的张开与闭合的方法，其基于视频中人脸特征信息，通过计算上下嘴唇的距离来判断嘴巴的张开和闭合。

现有技术仅仅能够确定出嘴巴的张开与闭合，但不能实现对嘴巴器官的驱动。

发明内容

本发明的实施例提供一种实现器官动画的方法和系统，其能够驱动嘴巴器官运动。

本发明的实施例通过如下技术方案实现：

本发明的实施例提供一种实现器官动画的方法，其包括：

利用活动形状模型ASM技术确定出器官模型轮廓；

根据多张不同图片上或者视频中的器官模型的标记在器官模型轮廓上的特征分量的分布规律，利用主分量分析模型，提取出反映器官轮廓变化情况的主特征分量；

将所述器官模型轮廓映射到主分量分析PCA模型中的不同状态对应的主特征分量上，得到相应的投影值；根据所述投影值获得驱动器官模型的运动参数；

利用所述运动参数驱动所述器官模型运动。

其中，所述利用ASM技术确定出器官模型轮廓的过程，具体包括：

利用人脸检测技术对图片或者视频中的器官模型进行精确的定位；

搜索所定位到的器官模型的轮廓候选点，并利用ASM技术，根据所述轮廓候选点，得到所述器官模型的轮廓。

其中，所述根据所述投影值获得驱动器官模型的运动参数的过程，具体包括：

根据所述投影值的变化范围，器官模型中器官轮廓的高度，将所计算出来的投影值，转换为驱动器官模型的运动参数。

其中，所述利用所述运动参数驱动所述器官模型运动的过程，具体包括：

利用开放式图形库OpenGL编程技术，或通过三维造型软件，在器官模型上选取需要驱动的点，并从中确定出控制器官形状变化的控制点；计算所述控制点与所述控制点周围的邻域点之间的距离；

利用所述运动参数，控制所述控制点运动，并根据所述控制点与所述邻域点之间的距离，控制所述邻域点运动。

本发明实施例还提供一种实现器官动画的系统，其包括：

轮廓确定单元，用于利用活动形状模型ASM技术确定出器官模型轮廓；

PCA模型主特征分量确定单元，用于根据多张不同图片上或者视频中的器官模型的标记在器官模型轮廓上的特征分量的分布规律，利用ASM技术中的PCA模型，提取出PCA模型中反映器官轮廓变化情况的主特征分量；

运动参数确定单元，用于将所述器官模型轮廓映射到主分量分析PCA模型中的不同状态对应的主特征分量上，得到相应的投影值；根据所述投影值获得驱动器官模型的运动参数；

驱动单元，用于利用所述运动参数驱动所述器官模型运动。

其中，所述轮廓确定单元包括：

定位子单元，用于利用人脸检测技术对图片或者视频中的器官模型进行精确的定位；

轮廓确定子单元，用于搜索所定位到的器官模型的轮廓候选点，并利用ASM技术，根据所述轮廓候选点，得到所述器官模型的轮廓。

其中，所述运动参数确定单元包括：

映射子单元，用于将所述器官模型轮廓映射到PCA模型中的不同状态对应的主特征分量上，得到相应的投影值；

运动参数确定子单元，用于根据所述投影值的变化范围，器官模型中器官轮廓的高度，将所计算出来的投影值，转换为驱动器官模型的运动参数。

其中，所述驱动单元包括：