[发明专利]一种虚拟人嘴部运动控制方法

摘要

本发明公开了一种虚拟人嘴部运动控制方法，获取三维人脸网格模型后，参照MPEG-4中对嘴部区域FDP特征点的定义，选取颧弓处的特征点、两嘴角处的特征点、下嘴唇上边界特征点及下颌边界处特征点作为嘴部功能区边界点，并根据颧弓处特征点坐标最终确定出三维网格模型中的嘴部功能区；采用摆动导杆机构模型驱动嘴部功能区网格点运动，模拟真实的嘴部张合过程，并通过对顶点缓冲区域的顶点的处理消除交界处的过拉伸现象。本发明可以采用同一个数学模型实现连续情况下人嘴部张开与闭合这样相反的运动过程，数学模型简单，物理意义明确，易于控制且仿真效果逼真。

主权项

1、一种虚拟人嘴部运动控制方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，获取三维人脸网格模型，即采集三维人脸网格模型数据；以人物的鼻尖为基准，建立坐标系XYZ，水平向右方向为X轴正向，垂直向上方向为Y轴正向，Z轴垂直于XOY平面向外，三个轴方向符合右手法则；第二步，根据嘴部张合特性划分出嘴部功能区，参照MPEG-4中对嘴部区域FDP特征点的定义，选取颧弓处的特征点FDP2.19和FDP2.20，两嘴角处的特征点FDP8.3和FDP8.4，下嘴唇上边界特征点FDP 2.5、FDP 2.9、FDP2.3、FDP2.8、FDP2.4及下颌边界处特征点FDP2.1、FDP2.11、FDP 2.12、FDP 2.13、FDP 2.14作为嘴部功能区边界点，由这些边界点划分出人脸在XOY平面的嘴部功能区范围；嘴部功能区的侧面范围由颧弓处的特征点FDP2.19和FDP2.20确定，人脸三维网格模型上落在功能区正面范围内，并且z值大于颧弓处特征点z值的全部网格点最终确定出了三维网格模型中的嘴部功能区；第三步，采用摆动导杆机构模型驱动嘴部功能区网格点运动，模拟真实的嘴部张合过程，取曲柄的旋转角速度为控制参数，根据机架、曲柄、导杆之间的位置关系，以及输入的曲柄转动角速度参数这些已知信息，计算出嘴部功能区网格点在任意时刻的空间位置或转过的角度，并以此驱动三维网格点运动；第四步，通过对顶点缓冲区域的顶点的处理消除交界处的过拉伸现象，顶点缓冲区域为Vs、Vf、Vβ这三个点组成的三角形，其中Vs为FDP2.19或FDP2.20，Vf为FDP8.3或FDP 8.4，Vβ为由机构模型算出的转动角度为β的直线与过Vf做的垂线的交点，Vh为线段VfVβ的中点；处于顶点缓冲区域的一个任意点P与线段VsVf的夹角为δ；令处于顶点缓冲区域的顶点计算其转动角度为βt＝β×k，其中$k=\cos \left(\frac{\mathrm{\β}-2\mathrm{\δ}}{\mathrm{\β}}\right).$