[发明专利]荆楚民间故事泥塑人物数字化三维模型合成方法及系统

说明书

本发明公开了一种荆楚民间故事泥塑人物数字化三维模型合成方法，包括：步骤1，数字化采集荆楚民间故事泥塑人物的视频、图片；步骤2，分层的泥塑三维模型几何建模，建模过程可分为特征点提取、表面网格模型获取、创建骨骼、蒙皮、标准模板匹配、三维模型校准、三维模型调整和三维模型输出；步骤3，泥塑三维模型的行为建模，确定泥塑人物在运动过程中的各种姿态；步骤4，基于姿态捕获的三维姿态重建；步骤5，构建荆楚文化泥塑人物资源库。本发明还提供了一种荆楚民间故事泥塑人物数字化三维模型合成系统。本发明的有益效果为：不需要三维扫描仪或立体深度摄像机，建模成本低、速度快、可操作性强；提高了建模精度；效果更逼真生动，便于修改。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及一种荆楚民间故事泥塑人物数字化三维模型合成方法及系统。

背景技术

目前，围绕荆楚文化遗产数字化保护与共享有重大需求，通过汇集多样化的荆楚文化资源，用以研究和集成文化遗产的数字化采集、表达、展示与传播。传统文化遗产表现形式包括文物、建筑，以及服饰、道具、动作等工艺和技艺，其数字化主要采用拍照、录像等传统数字化技术。荆楚民间故事泥塑人物是荆楚文化遗产的典型代表，传统的数字化技术已经无法满足文化遗产的创新发展，因此需要寻求传统文化遗产数字化表现的新形式和手段，支撑文化遗产数字化技术的创新发展。然而，国内外对荆楚文化的泥塑人物数字化三维模型合成的研究尚是空白。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种低成本、高精度的荆楚民间故事泥塑人物数字化三维模型合成方法及系统。

本发明提供了一种荆楚民间故事泥塑人物数字化三维模型合成方法，方法包括：

步骤1，数字化采集荆楚民间故事泥塑人物的视频、图片；

步骤2，将所述泥塑人物的泥塑三维模型分为骨骼层、肌肉层、皮肤层和服饰层，所述服饰层在最外层，所述皮肤层由平面或曲面片组成的表面模拟皮肤的几何外形，所述皮肤层环绕在所述肌肉层周围，所述骨骼层在最底层，所述骨骼层为包括多个关节点的骨骼关节模型，其中将所述泥塑人物的臀部关节作为根结点，将两个相邻的关节点中最靠近根结点位置的关节点作为父结点，连接在父结点之下的关节点为子结点，按照树形层次结构将所述根结点、所述父结点和所述子结点使用骨骼段连接起来，对分层后的泥塑三维模型进行几何建模，得到所述泥塑人物的三维几何模型；

步骤3，对所述泥塑三维模型进行行为建模，分析所述骨骼层和所述皮肤层的运动，在分析所述骨骼层的运动时，将所述父结点的运动分解为相对于所述根结点的平移运动和旋转运动，所述子结点的运动分解为相对于所述父结点的平移运动和旋转运动，所有子结点相对于其父结点均独立运动，根据所述父结点和所述子结点的运动确定所述骨骼层的运动，所述骨骼层的运动驱动所述皮肤层的变形和运动，根据所述骨骼层的运动，利用蒙皮权重这一映射关系实现所述皮肤层的运动，根据所述骨骼层和所述皮肤层的运动确定所述泥塑人物在运动过程中的各种姿态；

步骤4，对所述骨骼层运动过程中的各种姿态进行捕获，根据所述根结点的运动参数确定所述泥塑人物的位置和朝向，根据父结点的平移运动参数和旋转运动参数确定所述父结点相对于所述根结点的偏移距离和旋转角度，所述子结点的平移距离是在其父结点坐标系下的偏移距离，根据所述子结点的平移运动参数和旋转运动参数确定所述子结点相对于其父结点的偏移距离和旋转角度，根据所有子结点和所有父结点的偏移距离和旋转角度完成所述骨骼层运动姿态的重建，根据所述骨骼层和所述皮肤层的映射关系完成所述皮肤层运动姿态的重建，最终完成所述泥塑三维模型的三维姿态重建；

步骤5，根据采集到的图片、视频、所述三维几何模型和所述泥塑三维模型的三维姿态构建荆楚民间故事泥塑人物的资源库。

作为本发明进一步的改进，步骤2中几何建模的步骤具体包括：

步骤S1，对步骤1中采集到的视频、图片进行特征点提取；