[发明专利]一种基于纹理的三维网格模型变形方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，具体涉及一种基于纹理的三维网格模型变形方法及系统。

背景技术

现今网格模型变形仍是3D模型建模的一种重要手段，而能把艺术家在一个网格模型精心构建好的变形转移到另一个模型上的变形转移，也是最近几年的热点之一。

网格模型变形是3D模型建模的一种重要手段，其中一类方法是采用蒙皮技术。该技术预先通过骨架调整得到模型的大致姿势，然后再通过给骨架蒙皮来实现整个模型的变形。最近几年有很多研究者对图形蒙皮、图形变形、变形转移等方面进行了很多研究，也得到了不少结果。但由于三维网格建模和变形的复杂性，目前仍需要模型设计者耗费大量的时间和精力，采用复杂的三维造型技术，实现三维网格模型的变形效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于纹理的三维网格模型变形方法及系统，通过提取已知模型的变形特征，并把该特征转移到另一个模型上，以达到变形转移的目的。

基于上述目的，本发明实施例提供了一种基于纹理的三维网格模型变形方法，该方法包含以下步骤：

从已有的网格模型中提取网格顶点位置；

根据网格顶点位置和网络模型对应的骨架模型及其局部标架信息构造变形纹理；

应用变形纹理到指定模型上，生成变形效果。

相应地，本发明实施例还提供了一种三维网络模型处理系统，包括：

获取模块，用于从已有的网格模型中提取网格顶点位置；

构造模块，用于根据网格顶点位置和网络模型对应的骨架模型及其局部标架信息构造变形纹理；

处理模块，用于应用变形纹理到指定模型上，生成变形效果。

该变形特征称为变形纹理，变形纹理可以起到一些特殊的蒙皮效果，如肌肉凸起或手肘弯曲等，并且其不需针对某个特殊的模型，即变形纹理可以被用到其它用户想用的模型上。变形纹理被称作纹理的原因在于，其可以被计算机显卡读取其它一般三维纹理般读取，并利用显卡的高速并行浮点运算能力来计算，实现加快显示速度、实时的响应的效果。

变形纹理是基于骨架展开的，跟三维模型上的网格顶点存在对应关系。当对模型进行调整时，可以通过选取变形纹理上的区域来得到三维模型上的区域，从而避免了直接在三维模型上选取会产生遮挡的情况。

此外，本发明的方法中对骨架采用了近似极坐标的计算方法，当发生绕骨架旋转的情况时，实质上只是极坐标角度变量的改变，从而避免了在发生旋转时出现皱褶现象。

变形纹理的构造，主要包括以下几个步骤：

(1)由初始姿势及其骨架局部标架，计算得到每一点的局部坐标；

(2)由约束姿势及其骨架局部标架，计算得到每一点的局部坐标，记录其相对应的变形骨架角度，作为其特征角度；

(3)根据前后局部坐标之差得到对应的变形变化量；

(4)将变化量标准化；

(5)把标准变化量按照XY轴展开到[0，1]*[0，1]的图像作为变形纹理。

当变形纹理构造完成后，它就可以被应用到别的模型上，从而得到类似的变形效果。应用过程可分成以下几个步骤：

(1)由初始姿势及其骨架局部标架，计算得到每一点的局部坐标；

(2)调整骨架得到新姿势的骨架，把骨架间所形成的角度作为模型的特征角度。为了得到新模型的某个角度的变形，需要求出每一点的局部坐标在该角度时的变化量。根据它的局部XY轴坐标，在变形纹理读取相应的象素点，得到训练模型在该点的标准变化量。标准变化量通过当前骨骼局部标架，还原成适合于当前模型的变化量。最后还要考虑当前的变形角度在变化量中占的比重，比重和变化量相乘，从而得到所需的变化量。把变化量和初始姿势的点的局部坐标结合，得到新的局部坐标；

(3)最后，由骨架局部标架的全局坐标和各顶点的新的局部坐标，计算出各顶点的全局坐标。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：可以避免三维网格模型变形过程中出现的皱褶情况，从而避免大多数变形方法会碰到的在大角度旋转时出现畸形情况的问题。根据纹理和3D模型的顶点对应关系，通过选取纹理上的一个区域来选取3D模型上的区域，在进行变形调整，因此操作方式更为简单且快捷。将3D变形和3D渲染流水线结合在一起，在进行操作时可以提供实时效果，在实际应用中，将得到更快的执行速度。

附图说明