融合手绘风格的卡通角色动画生成方法

手绘风格的卡通动画具有灵活、自然、表现力强等特点.为了快速地创作体现手绘风格的卡通角色动画,提出一种基于多视点手绘图的动画生成方法.首先利用手绘图构建角色的三维网格和骨架子空间模型;然后结合姿态重建和微分域网格变形算法,创建一组与多视点手绘图相匹配的视点相关模型,以表达手绘风格;最后通过运动标注和启发式泛化算法将手绘风格融入输入的运动序列,使生成的动画既保留运动序列的原始特征,又体现手绘图的笔画风格.实验结果表明,该方法能够有效地生成体现手绘风格的卡通角色动画.     

表演驱动的矢量化二维表情动画

为了方便快捷生成生动的卡通表情动画,提出将表情数据重定向到卡通形象上的算法.该算法由用户在卡通形象上标记出与表情数据相对应拓扑结构的控制点,以此控制点集合与表情数据首帧控制点集合做比对;使用得到的比例关系将后续表情数据重定向到卡通形象上,从而形成针对卡通形象的表情数据.实验结果表明,运用文中算法可以制作出较为生动形象的卡通表情动画.     

一种3维动画中间帧非线性插值算法

关键帧动画是3维动画制作的常用模式，中间帧插值又是关键帧动画中最为繁琐的环节。提出了一种针对无骨架3维网格模型的非线性插值算法，用于对网格模型的关键帧姿态进行插补，自动生成中间帧动画序列。该算法首先计算动画角色的网格模型各三角片在相邻关键帧中的仿射变换，并据此生成变形梯度向量，作为3维网格模型的形变信息，这种表示形式体现了变形过程中网格顶点之间的局部互相关关系。随后将各仿射变换分解为旋转成分与拉伸缩放成分，对拉伸缩放成分进行线性插值，而对旋转成分采用四元数插值算法进行非线性插值，合成中间帧姿态的变形梯度向量，并据此计算出中间帧网格模型。当相邻关键帧姿态存在较大差异时，该算法也能快速生成平稳而生动的中间帧动画，可有效减少关键帧的数量，提高动画制作效率。     

骨架驱动的MLS卡通角色变形

传统的基于移动最小二乘法(MLS)的图像变形方法中,由于没有考虑图像变形中的角色形状的拓扑关系,使得变形结果产生局部扭曲的现象.为此提出一种骨架驱动的MLS卡通角色变形方法.首先抽取图像中的角色,并对抽取出的角色模型进行三角剖分得到其网格模型;然后根据网格模型的拓扑关系手工输入骨架,并将模型的骨架自动绑定到该角色模型上;最后用户可交互地修改模型骨架,而骨架通过MLS将形变传递到整个角色模型上去.由于该方法是局部相关的,将每一个网格顶点绑定在相应骨架上,限定了全局骨架变形的影响,从而克服了变形失真现象.对比实验结果表明,文中方法可以使卡通角色的变形效果更加自然,具有广泛的应用前景.     

计算机生成3维卡通烟尘动画

为了能够表现不同透视和视点下的3维卡通烟尘动画,给出了一个计算机自动生成3维卡通烟尘动画的模型.该模型首先对手工绘制的卡通烟尘进行分类,然后通过构建它们的骨架来定义出各种类型卡通烟尘的静态结构构与动态结构,最后在骨架的基础上,通过简单的模型绘制出卡通烟尘的形态.该模型的特点是把骨架定义在3维空间上,这不仅仅可以表现不同透视和视点下的各种卡通烟尘效果,而且避免了手工绘制相应动画效果时的重复劳动.     

基于球B样条的3D人物角色建模与动画

提出一种新的人物角色的快速建模和动画的方法.通过使用球B样条实现以骨架为基础自动构建角色模型以及数据驱动的角色动画生成方法.给定人物角色骨架后,依据人体测量学根据骨骼长度计算出关节点处的半径.通过插值关节点以及半径生成球B样条曲线曲面表示的角色模型.根据所获取的运动数据(来自运动捕获),通过更新控制顶点来更新角色模型,从而实现角色的实时动画.     

基于Kinect的人体姿态估计优化和动画生成

为了生成更准确流畅的虚拟人动画,采用Kinect设备捕获三维人体姿态数据的同时,使用单目人体三维姿态估计算法对Kinect的彩色信息进行骨骼点数据推理,从而实时优化人体姿态估计效果,并驱动虚拟人物模型生成动画。首先,提出了一种时空优化的骨骼点数据处理方法,以提高单目估计人体三维姿态的稳定性;其次,提出了一种Kinect和遮挡鲁棒姿势图（ORPM）算法融合的人体姿态估计方法来解决Kinect的遮挡问题;最后,研制了基于四元数向量插值和逆向运动学约束的虚拟人动画系统,其能够进行运动仿真和实时动画生成。与仅利用Kinect捕获人体运动来生成动画的方法相比,所提方法的人体姿态估计数据鲁棒性更强,具备一定的防遮挡能力,而与基于ORPM算法的动画生成方法相比,所提方法生成的动画在帧率上提高了两倍,效果更真实流畅。     

三维人体模型的自动驱动方法

传统的由运动数据驱动三维模型需要手工标定骨架,匹配关节点和设定皮肤权重,工作量大而复杂.提出了三维人体模型自动驱动的方法,使用横向切分匹配来自动提取骨架和匹配相应的关节点,然后用改进后的线性混合皮肤变形技术进行模型皮肤权值的自动分配,绑定皮肤,最终实现了三维人体模型的自动驱动.整个提取绑定时间短,需求简单,速度快,最后给出的实验结果验证了算法的有效性.     

一种生成渐进动画网格模型的改进算法

在计算机图形学中,动画网格模型被广泛地用来表示时变数据,而模型的渐进网格表示方法经常可以用来加快处理、传输和存储速度.文中提出一种生成渐进动画网格模型的高效方法.该方法使用一种改进的基于曲率的二次误差测量准则来计算边折叠代价,可以有效地保持曲面上更多的局部特征.同时,定义了原始动画序列的变形程度权值,并将其加入到累加的边折叠代价中,这样动画模型中的动作变形特征就得到了有效的保持.最后,对动画序列提出了一种优化算法,可以有效地减少动画输出的视觉跳变,提高相邻帧的时间一致性.实验结果证明,本方法高效、易于实现,并且可以在任意细节层次上生成高质量的渐进动画网格模型.     

手绘二维曲线自动生成三维模型研究

通过手绘创作三维模型是改变传统三维模型制作方式的新兴研究点;论文提出两种由手绘二维曲线自动产生三维模型的算法,分别进行了详细介绍和讨论：算法一基于重心原理拓展曲线,并在曲线簇上进行网格重构,但此方法仅限于椭圆拓扑的曲线;算法二利用离散方法寻找轴线,该方法能够生成更加多样化的模型并侧重于细节。通过算法实现效果的对比,验证了两种算法快速生成三维模型的有效性;最后展示了通过该文算法绘制的几个卡通模型,并对进一步生成模型动画进行了设想。