[发明专利]一种保结构的二维形状内插方法

摘要

本发明公开了一种保结构的二维形状内插方法，本发明的计算机中设有两个分别称为“源形状”和“目标形状”二维形状；首先，引入一种简单的结构来表示源形状中相邻线条之间的空间布局关系，称该结构为“源空间框架”；类似地，通过相似的结构来表示目标形状中相邻线条之间的空间布局关系，称该结构为“目标空间框架”。然后，通过插值源空间框架到目标空间框架，最终实现源形状到目标形状的自然过渡。本发明具有不仅能够保持单条线条上的显著性几何特征，并且能够保持相邻线条之间的空间结构关系，从而能够在过渡形状序列中保持源和目标形状的语义特征，最终生成“视觉美观的”形状过渡序列的特点。

主权项

一种保结构的二维形状内插方法，包括两个存储于计算机中的分别由线条组合构成的源形状和目标形状，源形状和目标形状均为二维形状；其特征是，在源形状和目标形状之间插值生成过渡形状包括如下步骤：(1‑1)构造源空间框架和与源空间框架相对应的目标空间框架：在计算机中设定为源形状和目标形状中对应线条的集合，为源形状中的线条，为目标形状中与对应的线条，i为源形状和目标形状中线条的序号；(1‑1‑1)对任意一对对应线条计算机分别抽取和上的对应视觉显著性点，这些视觉显著性点分别将和分割成若干对对应的子线条；顺序连接和上的视觉显著性点，得到两个线条框架，它们的顶点和边一一对应，并且每对对应边与和上的一对对应子线条相关联；(1‑1‑2)计算机将源形状的线条框架组合在一起，得到源空间框架；将目标形状的线条框架组合在一起，得到目标空间框架；在计算机中设定为源形状和目标形状中对应线条框架的集合，并设定一个线条框架的距离阈值为W；当任意两组对应的线条框架和之间的距离小于阈值W，则分别在之间以及和之间放入一对对应的连接线段；(1‑2)设定源和目标形状分别对应插值时刻在0和1时的形状，则在0到1之间的任意插值时刻t，如下生成源和目标形状之间的过渡形状：(1‑2‑1)计算机利用边角插值方法，获得源和目标形状中每一对对应子线条之间在插值时刻t的过渡子线条；(1‑2‑2)构造位于源空间框架和目标空间框架之间的过渡空间框架：设定为源空间框架和目标空间框架中对应边的集合，其中，为源空间框架中的边，为目标空间框架中的边，{i，j}为边中顶点的序号；计算机通过线性插值方法插值上述对应边的长度和朝向，获得在插值时刻t的过渡空间框架中边的集合其中，α为从边到边的旋转角度，Rtα为在xy平面中旋转tα角度所对应的旋转矩阵，l1和l2分别为边和的长度；计算机通过最小化能量方程把E(t)中的所有边组合在一起，即得到在插值时刻t的过渡空间框架中顶点的位置：V(t)={vit};]]>(1‑2‑3)计算机将同一线条上的过渡子线条组合在一起，得到在插值时刻t的过渡形状：设定一条具有n条过渡子线条的线条，令Ek＝{e{i，j}}为其第k条过渡子线条上边的集合，首先固定每条过渡子线条端点的位置为(1‑2‑2)步骤中所获得的过渡空间框架中对应顶点的位置，然后通过最小化能量方程得到线条上所有顶点的最终位置P＝{pi}，把各个顶点连接起来，即得到该过渡线条的最终形状；把所有过渡线条组合在一起，得到源和目标形状之间在插值时刻t的过渡形状。