[发明专利]二维动画角色的自动匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及二维动画领域，尤其是涉及一种二维动画角色的自动匹配方法。

背景技术

当前，高质量的二维动画有着广泛的应用领域，包括影视、娱乐、教育、广告等多个领域。我国“十一五”规划纲要明确提出，鼓励数字内容产业发展，而当前“十二五”规划建议也提出，要把文化作为支柱产业来发展。动漫产业作为数字内容产业和文化产业一个重要方面，必将成为我们国家在“十二五”期间极具爆发力的一个产业。

目前，二维动画制作一般采用基于关键帧的方法，其主要步骤包括关键帧绘制，中间帧绘制以及着色等。这些步骤枯燥繁琐，且制作效率低，是制约动画发展的瓶颈。随着相关技术的发展，二维动画制作过程中的很多工作和任务已经可以由计算机辅助完成。但是，因二维动画制作流程的特殊性，目前的计算机辅助动画主要还是指动画的后期制作阶段。其主要的中间帧绘制及着色，由于无法实现关键帧中角色的自动匹配，需要由动画师手动建立匹配关系，使得新动画片的制作效率极低。另一方面，由于错误匹配的存在，动画师对已有的成品和半成品二维动画，无法进行有效的自动检索和复用。二维动画关键帧中蕴含的对象结构复杂，形状变化大，实现关键帧中角色的“语义理解”，从而支持关键帧中角色的自动匹配，发挥已有动画数据的资源优势，具有重大的实践应用价值。

在目前的二维动画角色的匹配研究中，早期的Fekete J-D，Bizouarn E([1]Fekete J-D，Bizouarn E.et al.TicTacToon：A paperless system for professional 2D animation[J].Computer Graphics，1995，29(4)：79-80)提出了二维动画制作系统“TicTacToon”，即商业软件“Toon Boom Studio”的原型。该系统通过一整套数字化方法(digitalization)帮助动画师实现“无纸化”卡通动画制作。然而在中间帧绘制(Inbetweening)方面，“TicTacToon”及之后的“Toon Boom Studio”依然靠人力完成，即先由动画师手动建立关键帧角色之间的匹配关系，再采用插值(Interpolation)的办法生成中间帧。其后，Kort([2]Alexander Kort，Computer aided inbetweening，Proceedings of the 2nd international symposium on Non-photorealistic animation and rendering，June 03-05，2002，Annecy，France)提出一种针对矢量(vectorization)图形的中间帧自动绘制算法，即先将每帧包含的曲线分组，然后用户依据一定规则建立目标函数，并通过优化目标函数(objective function optimization)建立曲线之间的匹配关系。但该方法仅适用于相对简单的动画，比如剪影动画(cut-out animation)。之后，T.-Y.Li和J.R.Chen([3]T.-Y.Li，J.R.Chen，2006.12，“Procedural Rhythmic Character Animation：An Interactive Chinese Lion Dance，”Computer Animation and Virtual Worlds，17(5)：551-564)提出了类似的匹配算法，但由于采用了局部优化的方式，因此当出现旋转及形变等刚体及非刚体变换时，该算法无法有效建立匹配关系。除了矢量图形，Seah和Feng([4]H.S.Seah and J.Lu″Computer-assisted inbetweening of line drawings：Image matching″，Proc.IEEE Int.Conf.Comput.Aided Des.Comput.Graph.，2001：193-200；[5]J.Lu，H.S.Seah and T.Feng  ″Computer-assisted cel animation：Post-processing after inbetweening″，Proc.ACM Int.Conf.Comput.Graph.Interactive Techn.Australasia South East Asia，2003：13-20)提出了一套针对光栅图像(Raster Image)的中间帧自动绘制算法。该方法通过计算光流(optical flow)实现匹配关系自动建立。针对水流，火焰等自然物体，该方法能得到很好的效果，然而针对人物等复杂二维角色，该算法并不能有效保证中间帧的平滑及完整。因此，依然需要由动画师手动建立匹配关系。