[发明专利]运动可控的形状插值方法

说明书

本发明公开了一种运动可控的形状插值方法，本发明给定一个源形状和一个目标形状，使用基于三角化的形状插值方法生成初始的形状过渡序列，用户在源形状上定义一个局部或者全局骨架，自动为中间过渡形状和目标形状派生出对应的骨架位置，用户在任一过渡形状上编辑骨架，算法自动把骨架变化作用到整个过渡序列，从而生成出所需的运动动态。本发明提供了一种简单直观的运动姿态控制方法，允许用户通过简单的骨架操作，来编辑整个形状过渡序列中的运动姿态，从而生成出更加逼真生动的动画序列。

技术领域

本发明涉及二维角色动画技术领域，尤其是涉及一种运动可控的形状插值方法。

背景技术

在政府的大力支持下，国内动漫产业近年来发展迅速，动漫产量亦大幅提升。然而，通过传统的手绘方式制作二维动画需要大量时间以及高额制作成本。国内外研发了许多二维商业动画软件，例如Adobe Flash、Toon Boom Studio等，以辅助二维动画制作。这些商业软件主要实现了所谓的“无纸卡通”功能，即把传统的动画师纸上绘画转为让动画师通过数位板在计算机上绘画，以方便素材的编辑和管理。但是，动画师仍需要一帧一帧地绘制二维动画序列，工作量仍然非常巨大。

二维形状渐变是计算机动画领域中的一项重要技术，能够光滑地过渡一个形状到另一个形状。给定两个包含二维矢量形状的关键帧，通过过渡一个关键帧中的形状到另一个关键帧中的形状，可以自动生成关键帧之间的动画序列。因此，二维形状渐变技术被广泛应用于二维关键帧动画系统中。在实际使用中，动画师常常希望调整动画序列中的运动动态，以产生更加生动逼真的动画序列。因此，需要在形状渐变过程中提供一种简单直观的运动动态控制方法。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的二维绘制工作量大的不足，提供了一种运动可控的形状插值方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种运动可控的形状插值方法，其特征是，包括如下步骤：

(1-1)源形状和目标形状的同构三角化生成

给定一个源形状和一个目标形状，用户在源形状和目标形状上分别放置多边形边界，使用同构三角形算法为源形状和目标形状生成一对同构三角化，所述同构三角化包含源三角形网格和目标三角形网格，三角形网格和目标三角形网格的顶点一一对应，且具有相同的连接边结构中；

其中，源三角形网格覆盖了源形状，目标三角形网格覆盖了目标形状，因此源形状可以作为源三角形网格的纹理，目标形状可以作为目标三角形网格的纹理。

(1-2)基于圆盘的近似刚性插值方法；

(1-3)运动可控的形状过渡

首先，用户在源形状上定义一个局部或者全局骨架，骨架上的每个点均落在源三角形网格的一个三角形中；根据源三角形网格和目标过渡三角形网格序列之间的三角形一一对应关系，使用重心映射，为过渡三角形网格和目标三角形网格派生出对应的骨架位置；

用户编辑任一插值时刻t对应的过渡三角形网格上的骨架，t∈(0，1)，产生出新骨架姿势，设定被编辑过的骨架为“控制骨架”；通过双层传播机制，将控制骨架上的编辑效果传递到整个形状插值序列，产生所需的运动动态。

本发明是一种运动可控的形状插值方法。相比于已有的形状插值方法，本发明提供了一种简单直观的运动姿态控制方法，允许用户通过简单的骨架操作，来编辑整个形状过渡序列中的运动姿态，从而生成出更加逼真生动的动画序列。

作为优选，步骤(1-2)包括如下步骤：