[发明专利]基于视频中运动跟踪的人物动画绘制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于视频中运动跟踪的人物动画绘制方法及系统，其中，方法包括：获取包含人物运动的视频，以进行标准姿态下的3D扫描得到3D扫描人物模型；根据预设的标准模板对3D扫描人物模型进行匹配，以获取人体形状和人体姿态；在每读入一帧时，根据人体形状和人体姿态对目标函数进行优化，以将标准模板和视频中的人物进行匹配，获取人体姿态参数，并优化形状参数；对不同帧之间的人物运动中加入卡尔曼滤波，使得通过匹配的对应点将标准模板转换回3D扫描的人物模型，获取人体骨架以实现人物动画绘制。该方法可以有效提高动画制作的准确性和可靠性，并拥有广阔的应用前景，简单易实现。

技术领域

本发明涉及计算机图形学以及计算机视觉技术领域，特别涉及一种基于视频中运动跟踪的人物动画绘制方法及系统。

背景技术

基于运动跟踪的人物动画绘制是计算机图形学领域中一个非常重要的问题，以前的基于运动跟踪的人物动画绘制都是基于多个摄像头或者一个深度摄像头，而本专利只需要一个单目摄像头所拍摄下来的视频即可实现。此外由于kinect的市场化，扫描人体静态模型的难度大大降低，但是对于静态模型的动态使用方式还有所局限。本专利提供的系统也是一种对于扫描的3D人体静态模型的动态使用方式，在电影制作、虚拟现实、游戏效果等等方面都有很大的前景。

相关技术的大量运动跟踪方法都是直接在图片中提取2D/3D骨架，计算出帧与帧之间骨架的旋转角度，从而对人体扫描模型直接进行操控。但是这种方式由于缺乏先验知识的束缚，经常造成肢体的不自然僵硬或者产生不合理姿态。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于视频中运动跟踪的人物动画绘制方法，该方法可以有效提高动画制作的准确性和可靠性，并拥有广阔的应用前景，简单易实现。

本发明的另一个目的在于提出一种基于视频中运动跟踪的人物动画绘制系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于视频中运动跟踪的人物动画绘制方法，包括以下步骤：获取包含人物运动的视频，以进行标准姿态下的3D扫描得到3D扫描人物模型；根据预设的标准模板对所述3D扫描人物模型进行匹配，以获取人体形状和人体姿态；在每读入一帧时，根据所述人体形状和人体姿态对目标函数进行优化，以将所述标准模板和所述视频中的人物进行匹配，获取人体姿态参数，并优化形状参数；对不同帧之间的人物运动中加入卡尔曼滤波，使得通过匹配的对应点将所述标准模板转换回3D扫描的人物模型，获取人体骨架以实现人物动画绘制。

本发明实施例的基于视频中运动跟踪的人物动画绘制方法，可以利用已有数据集直接优化标准网格模板，并通过加入卡尔曼滤波对计算出的姿态进行优化帧与帧之间动作的连贯性，从而大大减少了不合理以及不自然姿态出现的概率，需求的输入信息简单易采集，可以得到高精度的动画绘制效果，进而可以有效提高动画制作的准确性和可靠性，并拥有广阔的应用前景，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的基于视频中运动跟踪的人物动画绘制方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据预设的标准模板对所述静态3D扫描人物模型进行匹配，进一步包括：对所述预设的标准模板进行人体形状变形，并微调所述标准模板的姿态，使得所述标准模板的姿态与所述3D扫描人物模型的所述对应点差最小；通过迭代优化得到最优的人体姿态和所述人体形状。

进一步地，在本发明的一个实施例中，迭代优化的公式为：