[发明专利]一种三维人体模型骨骼动态转移绑定方法

权利要求书

1.一种三维人体模型骨骼动态转移绑定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在模型库中选取基准模型，将所述基准模型导入至三维软件中，并将所述基准模型与其对应的骨骼结构、蒙皮权重进行绑定，完成绑定后，导出格式为可同时支持骨骼和动画效果的模型文件；

所述骨骼结构包含若干骨骼；所述骨骼对应若干骨骼点、骨骼层级；

S2：针对基准模型的每根骨骼，通过仿射变换得到基准模型与目标模型中各个网格点的仿射变换矩阵M，并根据基准模型中各个基准骨骼点P1的位置，通过仿射变换矩阵M的值，使用向量右乘，求出目标模型中各个目标骨骼点P2的位置；

所述仿 射变换矩阵M的求解方法为：采用最小二乘线性法求解normal equation，得到仿射变换矩阵M相关的12个参数；

仿射变换矩阵M为：

其中：x_n、y_n、z_n分别为基准模型的网格顶点在基准模型的坐标系中的坐标点对应的X轴、Y轴、Z轴上的数值；X_n、Y_n、Z_n分别为目标模型的网格顶点在目标模型的坐标系中的坐标点对应的X轴、Y轴、Z轴上的数值；

S3：通过所述基准骨骼点P1、目标骨骼点P2，分别计算出基准模型中空间的原点到各个目标骨骼点的坐标的平移变换矩阵H；

所述基准模型中空间的原点为基准模型中空间的重心点；

所述平移变换矩阵H为：

所述P_1,x、P_1,y、P_1,z分别表示对应的基准骨骼点P1坐标点的x、y、z的值；所述P_2,x、P_2,x、P_2,x分别表示对应的目标骨骼点P2坐标点的x、y、z的值；

S4：计算目标模型的坐标系到基准模型的坐标系的旋转变换矩阵 R1；将基准模型的网格点和目标模型的网格点进行平移变换，使得基准骨骼点P1、目标骨骼点P2分别与基准模型中空间的坐标系原点、目标模型中空间的坐标系原点对齐；并计算得到两者之间满足最小二乘的旋转变换R2；

S5：在向量右乘的状态下，以H*R1*R2方式组合H、R1、R2，得到目标模型的坐标系到基准模型的坐标系的变换矩阵M；并对M进行去逆，得到目标骨骼的绑定矩阵Z；

S6：根据目标骨骼层级中各个目标骨骼点对应的绑定矩阵Z的值，对目标模型的各个网格点进行蒙皮；

所述目标模型的目标骨骼层级与基准模型的基准骨骼层级一致；

S7：分别根据基准骨骼层级、目标骨骼层级，计算出每个基准骨骼层级的原骨骼长度L1、目标骨骼层级的原骨骼长度L2；根据动画变换效果提取基准模型在进行动画变换时，基准模型中各个基准骨骼点的位移变换坐标点，并计算所述位移变换坐标点与进行动画变换前各个基准骨骼点对应的坐标点之间的向量长度值L3；

S8：根据基准模型中各个基准骨骼层级对应的L1、L3、以及对应的目标骨骼层级中的L2的值，按照（L2/L1）L3的计算方式，修改基准骨骼层级中各个基准骨骼点的坐标位置，使得各个基准骨骼层级的骨骼长度与其各自对应的目标骨骼层级的骨骼长度一致；并根据动画变换效果的旋转矩阵修改基准骨骼层级中的基准骨骼点的坐标位置。

2.根据权利要求1所述的一种三维人体模型骨骼动态转移绑定方法，其特征在于，所述步骤S1中的基准模型对应的骨骼结构、蒙皮权重的值为人工根据所选定的基准模型在三维软件中预先设定的值。

3.根据权利要求1所述的一种三维人体模型骨骼动态转移绑定方法，其特征在于，所述步骤S2中的基准模型的网格顶点、目标模型的网格顶点均由人工在进行步骤S2之前在三维软件中预先设定的点，且均至少为一个点。

4.根据权利要求1所述的一种三维人体模型骨骼动态转移绑定方法，其特征在于，所述基准骨骼点中包含若干基准模型的网格点，所述目标骨骼点包含若干目标模型的网格点；所述基准骨骼层级中包含若干基准骨骼点，所述目标骨骼层级中包含若干目标骨骼点。