CN104183002B - 三维模型的变化方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维模型的变换方法和装置，其中，该方法包括：将目标对象的目标三维模型与预先给定的参考三维模型进行比较，确定模型变换参数，其中，模型变换参数用于表示将参考三维模型变换为目标三维模型的变换方式；根据模型变换参数，对需要变换的原三维模型进行变换。本发明通过与参考模型的比较来确定原三维模型的变换方式，进而对原三维模型进行变换，能够有效克服原三维模型与目标三维模型因为差异导致难以建模的问题，并且能够避免重新进行建模和重复计算，也就避免了因此导致的建模精度和成本等问题，并且具有较高的灵活性和操作效率，能够有效适应不断变化的需求。

Description

三维模型的变化方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，并且特别地，涉及一种三维模型的变换方法和装置。

背景技术

随着科技的日益进步，图形、图像处理技术也在不断发展。三维模型构造技术是图形、图像处理技术中的一项关键技术，在人类头部的识别和构建虚拟对象的空间立体模型等多个领域中都起到了关键的作用。

目前，对于三维模型构造，采用的方法主要包括以下三种：

第一种方式是利用三维软件建模。目前，市场上存在多种建模软件，其共同特点是利用一些基本的几何元素(如立方体、球体等)，借助一系列几何操作(如平移、旋转、拉伸以及布尔运算等)来构建复杂的几何场景。这种方式虽然能够达到构建模型这一基本目的，但是，这种方式的缺点也非常明显，即，如果模型在几何与纹理上的复杂度较高，模型设计人员就需要进行大量的人工操作才能够建模，需要花费很多时间；

第二种方式是通过仪器设备测量建模。这种方式主要利用三维扫描仪快速地获得物体表面每个采样点的三维空间坐标与纹理，并直接输出为可供计算机处理的三维模型。这种方式虽然能够避免操作人员执行大量的人工操作，但是这种方式只适合针对实际存在的真实物体进行建模，而无法满足各种创意产业中对虚构物体三维建模的需求；另外，精度较高的三维扫描仪的售价不菲，而较廉价的设备则精度受限，因此，这种方式难以兼顾建模的精度和成本；

第三种方式是利用图像或者视频进行建模。这种方式的主要目的是由二维图像恢复物体的三维几何结构与纹理信息，其优点在于成本低廉且自动化程度高，但是，通过这种方式构造的模型精度不高，且通常只适用于具有明显几何特征或纹理特点的物体，对于不规则形状的物体难以有效建模。

目前，随着电子产品的不断普及，越来越多的用户希望能够在使用电子产品的过程中加入自定义内容。例如，用户可能会希望三维电影或游戏中的三维人物模型具有用户自己的特征，也可能希望电影或游戏中的车辆等多种物件具有用户自己所实际拥有物件的特征。由于用户对模型的自定义需求种类繁多，必然会导致需要建模的对象具有很强的不确定性，所以上述的多种方案显然不能够满足用户的自定义化需求。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种三维模型的变换方法和装置，能够对已有模型进行变换，使变换后的模型有效体现用户希望加入的自定义特征，有效避免了重新建模导致的多种问题，满足了用户的自定义化需求。

为了实现上述目的，根据本发明的实施例，提供了一种三维模型的变换方法。

根据本发明的三维模型的变换方法包括：

将目标对象的目标三维模型与预先给定的参考三维模型进行比较，确定模型变换参数，其中，模型变换参数用于表示将参考三维模型变换为目标三维模型的变换方式；根据模型变换参数，对需要变换的原三维模型进行变换。

根据本发明的另一实施例，提供了一种三维模型的变换装置。

根据本发明的三维模型的变换装置包括：对齐模块，用于将目标对象的目标三维模型与预先给定的参考三维模型进行对齐，确定模型变换参数，其中，模型变换参数用于表示将参考三维模型变换为目标三维模型的变换方式；变换模块，用于根据模型变换参数，对需要变换的原三维模型进行变换。

本发明通过与参考模型的比较来确定原三维模型的变换方式，进而对原三维模型进行变换，能够有效克服原三维模型与目标三维模型因为差异导致难以建模的问题，并且能够避免重新进行建模和重复计算，也就避免了因此导致的建模精度和成本等问题，并且具有较高的灵活性和操作效率，能够有效适应不断变化的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的三维模型的变换方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的三维模型的变换方法的具体处理实例的流程图；

图3是根据本发明实施例的三维模型的变换装置的框图；

图4是能够实现根据本发明的技术方案的计算机的结构框图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

根据本发明的实施例，提供了一种三维模型的变换方法。

如图1所示，根据本发明实施例的三维模型的变换方法包括：

步骤S101，将目标对象的目标三维模型与预先给定的参考三维模型进行比较(也可以称为对齐)，确定模型变换参数，其中，模型变换参数用于表示将参考三维模型变换为目标三维模型的变换方式；

步骤S103，根据模型变换参数，对需要变换的原三维模型进行变换。

在实际应用中，目标对象的目标三维模型可以具有用户期望的自定义特征，例如，目标三维模型可以是用户的头部三维模型、用户的全身模型、车辆模型、或其他物体的模型等。目标三维模型可以通过建模设备得到，也可以是预先已经存在、之后由用户自行选择的已有模型。并且，目标三维模型可以是对目标对象整体或部分采集得到的三维模型，也可以是目标对象的三维模型的一部分。

另外，目标对象的目标三维模型可以根据单个目标对象采集得到，也可以对多个目标对象采集得到。在一个实施例中，当对多个目标对象采集得到目标对象的目标三维模型时，目标三维模型的部分或全部区域可以具有综合所有目标对象的特征。在另一实施例中，目标三维模型的一部分区域可以具有一个或多个目标对象的特征，而另一部分区域可以具有其他一个或部分目标对象的特征。可选地，具有哪个目标对象的哪些特征可以由用户选择确定。

此外，可选地，原三维模型可以是用户希望在其中加入自定义特征的模型，例如，可以是某段视频、电影、游戏中的人物、或物件的模型。当用户通过对原三维模型进行变换之后，变换后的原三维模型将具有用户希望加入的自定义特征。

在本发明的一个实施例中，为了便于处理并保证最终三维模型变换的效果，可选地，上述原三维模型的三维拓扑结构与参考三维模型的三维拓扑结构可以相同也可以近似(即，原三维模型与参考三维模型的拓扑结构相符)。例如，原三维模型具有若干内部空洞，参考三维模型应当也具有类似的结构。可选地，原三维模型与参考三维模型可以在外形上基本相似。

此外，上述参考三维模型可通过多种方式获得。在一个实施例中，参考三维模型可以预先配置好，并且数量可以为多个，根据用户提供的目标三维模型和/或其他信息选择使用的参考三维模型。并且，每个参考三维模型可以是一类对象的通用模型，例如，针对人的头部，可以配置一个参考三维模型，其具有人头部具有的平均或典型特征，也可以配置不同性别/年龄段的多个参考三维模型，具有相应类别的头部平均或典型特征。另外，可以针对动物、汽车或其他类物体配置参考三维模型，类似地，可根据原目标对象和/或原三维模型配置步骤S101中所适用的参考三维模型。在另一实施例中，参考三维模型也可以在原三维模型和目标三维模型中的至少一者确定之后生成。

根据本发明的一个实施例，原三维模型和参考三维模型均由空间特征点云构成，并且，参考三维模型中的特征点与原三维模型中的特征点一一对应。可选地，在参考三维模型被确定(例如，建立或选择)之后，可以通过构建流形场确定参考三维模型与原三维模型中特征点的一一对应关系，使得所有特征点与对应特征点之间的距离之和最小。如果原三维模型的三维拓扑结构与参考三维模型的三维拓扑结构相同或近似，则能够较为容易地确定参考三维模型中的特征点与原三维模型中的特征点之间的一一对应关系。

在根据模型变换参数对需要变换的原三维模型进行变换时，根据本发明的一个实施例，可以直接根据模型变化参数对原三维模型进行变换。根据本发明的另一实施例，在对需要变换的原三维模型进行变换时，也可以首先根据模型变换参数，确定变换后的参考三维模型(这里，既可以根据模型变换参数对参考三维模型进行变换，得到变换后的参考三维模型，或者，也可以不对参考三维模型进行变换，而根据模型变换参数估计得到根据该参数变换后的参考三维模型)与变换前的参考三维模型之间的仿射变换关系；之后根据仿射变换关系对原三维模型进行变换。

在本发明的一实施例中，目标三维模型和参考三维模型可以均由空间特征点云构成，并且，模型变换参数用于表示参考三维模型中各个特征点的位置变化。

另外，本领域技术人员应当理解，模型变换参数用于表示将参考三维模型变换为目标三维模型的变换方式，这种变换方式并不一定需要使变换后的参考三维模型与目标三维模型完全相同，只要使得变换后的参考模型与目标三维模型基本类似即可。

此外，本发明的技术方案不仅可以改变原三维模型的外形，还能够改变原三维模型的纹理。

根据本发明的一个实施例，可以预先获取目标对象的纹理信息(纹理信息的获取与目标三维图形的获取可以彼此独立进行，也可以在获取目标对象的目标三维模型时获取目标对象的纹理)，之后，可以根据用户的选择，利用获取的纹理信息中的部分或全部对原三维模型添加纹理特征。根据本发明的另一实施例，也可以在对原三维模型进行变换之后，将用户从预先配置的纹理中选择的纹理特征添加至原三维模型。上述两种纹理特征添加方式可以结合，例如，变换后的原三维模型的部分将具有目标三维模型的纹理特征，而其他部分具有用户选择的纹理特征。另外，用户可以根据其需要，对变换后的三维模型的纹理特征进行调整和修改。另外，应当注意，由于原三维模型的变换只是其中空间特征点的位置变化，而原三维模型的特征点与参考三维模型的特征点仍旧保持原有的一一对应关系，因此，纹理特征的添加并不会影响到变换的结果，而纹理特征的添加既可以对变换前的原三维模型执行也可以对变换后的原三维模型执行。

根据本发明的一个实施例，可以基于三角面片法将目标三维模型的纹理特征添加到原三维模型，即，当用户选择了将目标三维模型的部分或全部的纹理特征添加到变换后的原三维模型时，可以确定目标三维模型中所选择部位的空间特征点云中相邻特征点构成的三角面片与原三维模型中相应部分的三角面片的对应关系，进而以三角面片为单位，将目标三维模型的三角面片的纹理特征添加至原三维模型的对应三角面片。

应当注意，空间特征点云是目前用来描述三维模型外形结构的一种方式，实际上，对于以其他方式描述的三维模型，同样可以借助于本发明的技术方案实现变换，而模型变换参数同样可以表示以其他方式描述的模型的变换方式。

下面将以动画角色的头部作为原三维模型、以人类头部作为目标对象为例，详细描述本发明的技术方案。

在该实施例中，可以根据采集到的用户头部三维模型，与预定义的动画中人物头部模型进行融合(对动画中人物头部的模型进行变换)，从而生成具有用户个人特点的动画角色模型，具体可包括以下步骤：

a)预输入人类头部的平均三维模型(对应于上述参考三维模型)；

b)预输入动画头部模型(对应于上述原三维模型)；

c)将人类头部平均模型与动画头部模型对齐(即，确定人类头部平均模型与动画头部模型中空间特征点的一一对应关系)；

d)采集用户头部三维模型；

e)将人类头部平均模型与用户头部模型对齐(即，对应于上述的步骤S、101)；

f)对动画头部模型进行几何变换(对应于上述的步骤S103)；

g)根据用户头部模型的纹理信息，对新动画模型的纹理特征进行融合；

h)用户手工对新的动画模型进行调整，生成最终的动画模型。

其中，人类头部的平均三维模型和动画头部模型可以通过各种设备或算法采集得到。而用户头部三维模型的采集也可以通过多种方法来实现，例如，可以通过三维扫描设备直接扫描，或在采集头部图像后通过已有的三维模型重建方法进行恢复，然后将得到的模型保存在系统中。

在将人类头部平均模型与动画头部模型对齐时，根据预定义的动画头部模型中的局部特征点，计算用户模型中的相应局部特征点，以建立两个模型上的局部特征点之间的稠密对应关系，并通过插值计算在局部特征点之间的顶点之间的稠密对应关系。

在对动画头部模型进行变换时，可以根据模型之间的对应关系，对动画头部模型上的小区域，根据其所对应的用户头部模型上的相应区域，对其几何进行仿射变换，生成具有用户头部模型几何特点的新动画模型。

对于纹理特征的添加，可以根据用户头部模型的纹理信息，对动画模型的纹理进行梯度域的变换，生成融合后的新动画模型。进一步地，用户也可以对融合生成的动画模型进行调整，包括改变其几何和纹理，并生成最终的动画模型。

如图2所示，在实际应用当中，可以按照如下方式来实现本发明：

步骤1，预输入人类头部的平均三维模型。通过三维采集设备直接采集，或利用三维曲面重建算法，获取人类头部的平均三维模型，即几何结构，但不包括纹理。将得到的三维模型记为H(S)，其中S表示几何部分。

步骤2，预输入动画头部模型。通过利用三维建模算法，生成动画头部模型，包括几何结构与纹理。将得到的三维模型记为C(S,T)，其中S表示几何部分，T表示纹理部分。

步骤3，人类头部平均模型与动画头部模型对齐(这里的对齐步骤，其目的在于确定人类头部平均模型中的特征点与动画头部模型中的特征点之间的一一对应关系)。根据人类头部平均模型与动画头部模型的几何信息，在三维模型之间进行对齐。以N表示三维模型所拥有的特征点数量，则应当有N(H)＝N(C)。对于满足以上约束的两个三维模型，通过采用基于梯度的光流算法来计算一个流形场，使得两个模型的对应特征点之间的几何差距最小。这种建立在特征点之间的对应是一种稠密的对应关系，即H中的每一个特征点均与C中的特征点具有唯一对应关系，反之亦然。H与C可以是不同模型，而为了保证对齐的准确性，优选地，H与C可具有相同或近似的三维拓扑结构。另外，如果N(H)不等于N(C)，则需要通过插值方法，生成两个新的三维模型H’与C’满足N(H’)＝N(C’)，其中H’和C’分别为H和C的插值版本，即只增减顶点数量但不改变三维几何结构，然后再通过上述的方法将H’与C’对齐。

用户也可以通过交互的方法，指定H整体或一部分，与C整体或一部分对齐。另外，对于模型中缺少几何梯度的区域，采用光流算法会造成错误，这时可以通过首先判断具有强梯度的局部特征点，然后在局部特征点之间进行插值，来解决这种区域内的特征点的对应问题。

步骤4，采集用户头部三维模型。用户头部三维模型可通过三维采集设备直接采集，或利用三维曲面重建算法，获取用户头部的三维模型，包括几何结构与纹理。将得到的三维模型记为U(S,T)，其中S表示几何部分，T表示纹理部分。

步骤5，将人类头部平均模型与用户头部模型对齐，即，将H与U进行对齐，其目的在于确定将H变为U所需的模型变换参数ρ。在一个具体实例中，模型变换参数ρ可以是一组主分量参数，由排序后的一组参数值构成，排在前面的参数值能够影响点云中更多点的位置，排在后面的参数值影响的点较少，通过这一组参数，能够将H变换为接近于U，即H*ρ＝U’近似于U。参数的数量越多，变换后两个模型U’与U的接近程度就越高。实际上，模型变换参数还可以通过其他方式来表示模型中各个特征点的位置变化方式，本文不再一一列举。

步骤6，对动画头部模型进行几何变换。根据人类头部模型H与用户头部模型U之间的几何对应关系，对动画模型C进行变形。具体地，可以采用三角面片法。对于H上的一个三角面片m(H)，其三个顶点为m(H,i),m(H,j),m(H,k)。根据H与U的模型变换参数ρ，可以得到这三个顶点在模型变换后所对应的顶点位置m(U’,i),m(U’,j),m(U’,k)，由这三个顶点组成三角面片m(U’)。通过三个点的空间坐标位置，可以计算m(H)与m(U’)间的仿射变换矩阵A(m)。根据H与C的对齐结果，可以得到m(H)的三个顶点在C上的对应顶点m(C,i),m(C,j),m(C,k)，以及所构成的三角面片m(C)。利用仿射变换矩阵A(m)，可以计算出三角面片m(C)在变换后的面片m(C’)＝A(m)*m(C)。

由于H与C存在如步骤3所描述的稠密对应关系，所以H上的所有三角面片均唯一对应C上的所有三角面片，反之亦然。对H上的所有三角面片均重复该操作，即可将C上的全部三角面片按照U所具有的独特特点进行变换，这种独特特点是通过H与U之间的模型变换参数ρ得以描述，从而得到在几何上具有用户头部模型几何特点的新动画模型C’。

步骤7，对新动画模型的纹理进行融合。根据用户头部模型U(S,T)中的纹理信息，计算在各特征点处的纹理梯度g(U)。根据动画模型C(S,T)中的纹理信息，采用与U相同的方法，计算各特征点处的纹理梯度g(C)。如S106，C和C’之间均存在稠密对应关系。对于C’中的一个特征点m(C’,i)，该处的纹理和梯度分别为：

T(C’,i)＝T(C,i)

g(C’,i)＝a*g(U,i)+b*g(C,i)；

其中，a+b＝1为权重系数。若在U中的m周围特征点的纹理梯度较小，即m在U中位于纹理较平滑区域，则a较大。在具体实施例中，也可以根据具体需要，调整a和b的取值。若不存在g(U,i)，则可根据U中包含了点m(U,i)的三角面片的三个顶点处的纹理梯度值，插值计算g(U,i)的取值。

在计算得到C’中各个特征点的纹理和梯度后，对于C’中的每个三角面片，根据双线性插值，可以通过各个三角面片的顶点上的纹理和梯度，计算出三角面片内的纹理值，从而得到T(C’)。

步骤8，手工调整动画模型。用户可以手工对合成得到的动画模型进行调整，以改变其几何或纹理。该步骤主要作为后处理步骤或交互步骤，供用户对动画模型进行修改，以取得更贴合需求的最终模型。

根据本发明的上述处理，以预先输入的人类头部平均三维模型为基础，在该模型和预置的动画头部模型间建立顶点的对应关系。对于输入的用户头部三维模型，可以根据其几何特征，对预置的动画头部模型的几何进行调整，以获得具有相应几何特征的新的动画模型。这种方法和系统还可以根据用户头部三维模型中的各个顶点具有的纹理梯度，对动画头部模型的纹理特征进行调整，使得其纹理也具有相应的纹理特点。利用本发明所提供的方法和系统，只需预先建立一个人类头部平均三维模型和一个动画头部模型，然后即可对每个输入的新头部模型生成一个相应的新动画模型，能够有效降低模型制作人员的工作量，且可以获得更接近真实的动画模型效果。

借助于本发明的上述处理，能够快速地对需要加入自定义特征的模型进行变化，适应用户不断变化的需求，而借助于参考三维模型(平均模型)进行变换之后，变换后的模型的外观更加合理，并且能够有效地将用户希望增加的特征体现出来。

根据本发明的另一实施例，提供了一种三维模型的变换装置。

如图3所示，根据本发明实施例的三维模型的变换装置包括：

对齐模块31，用于将目标对象的目标三维模型与预先给定的参考三维模型进行对齐，确定模型变换参数，其中，模型变换参数用于表示将参考三维模型变换为目标三维模型的变换方式；

变换模块32，用于根据模型变换参数，对需要变换的原三维模型进行变换。

其中，在一优选实施例中，原三维模型的三维拓扑结构与参考三维模型的三维拓扑结构类似或相同。

根据本发明的装置还可以进一步包括：

建立模块(未示出)，用于预先根据原三维模型，建立参考三维模型，其中，原三维模型和参考三维模型均由空间特征点云构成，并且，参考三维模型中的特征点与原三维模型中的特征点一一对应。

根据本发明实施例的装置可以进一步包括：

确定模块(未示出)，用于在确定(参考三维模型被建立或被选择)参考三维模型之后，通过构建流形场确定参考三维模型与原三维模型中特征点的一一对应关系，使得所有特征点与对应特征点之间的距离之和最小。

此外，上述变换模块32可用于根据模型变换参数，确定变换后的参考三维模型与变换前的参考三维模型之间的仿射变换关系，并根据仿射变换关系对原三维模型进行变换。

根据本发明实施例的装置还可以进一步包括：

获取模块(未示出)，用于获取目标对象的纹理信息；

添加模块(未示出)，用于在对原三维模型进行变换之后，根据用户的选择，利用获取的纹理信息中的部分或全部对变换后的原三维模型添加纹理特征，和/或用于在对原三维模型进行变换之后，将用户从预先配置的纹理特征中选择的纹理特征添加至变换后的原三维模型。

此外，目标三维模型和参考三维模型可以均由空间特征点云构成，并且，模型变换参数用于表示参考三维模型中各个特征点的位置变化。

可选地，目标三维模型由单个目标对象整体或部分构建而成，或者通过结合多个目标对象的整体或部分构建而成。

根据本发明的上述装置同样能够实现之前所描述的方法，其实现过程本文不再重复。

本发明通过预先输入两种类型的模型作为模板，当输入一个新的对应于其中一种类型的模型时，能够自动生成对应于另一种类型的模型，以满足需求。本发明可以应用于很多场景中，例如，本发明的技术方案可用于游戏中，例如，用户在创建游戏人物时，输入自己的头像模型，即可自动用于替换游戏中预设的主角卡通头像模型，并使新的卡通头像模型具有用户的个人脸部特征，能够很好地提高了游戏中的用户代入感；另外，本发明可用于电影中，当需要制作多个非人类的角色时，只需制作一个标准的非人类头部模型，然后输入多个真实人类的头部模型，如工作人员或演员，即可自动生成具有这些人类的各自脸部特征的非人类头部模型，极大地降低了模型制作成本。该发明也可以进一步扩展到其它领域。对于具有相同拓扑结构的两类物体A和B，预先建立A和B的通用模型，并建立其顶点间的一一对应关系，在输入A类中的某个特定对象a时，即可自动生成相应的B类对象b，使得b具有a所具有的几何与纹理特征。

以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，对本领域的普通技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的情况下运用它们的基本编程技能就能实现的。

因此，本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。

在通过软件和/或固件实现本发明的实施例的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机，例如图4所示的通用计算机400安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等等。

在图4中，中央处理模块(CPU)401根据只读存储器(ROM)402中存储的程序或从存储部分408加载到随机存取存储器(RAM)403的程序执行各种处理。在RAM 403中，也根据需要存储当CPU 401执行各种处理等等时所需的数据。CPU 401、ROM 402和RAM 403经由总线404彼此连接。输入/输出接口405也连接到总线404。

下述部件连接到输入/输出接口405：输入部分406，包括键盘、鼠标等等；输出部分407，包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等等，和扬声器等等；存储部分408，包括硬盘等等；和通信部分409，包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等等。通信部分409经由网络比如因特网执行通信处理。

根据需要，驱动器410也连接到输入/输出接口405。可拆卸介质411比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等根据需要被安装在驱动器410上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分408中。

在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质411安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图4所示的其中存储有程序、与装置相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质411。可拆卸介质411的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM 402、存储部分408中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的装置一起被分发给用户。

还需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不脱离由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

Claims (16)

1.一种三维模型的变换方法，其特征在于，包括：

将目标对象的目标三维模型与预先给定的参考三维模型进行比较，确定模型变换参数，其中，所述模型变换参数用于表示将所述参考三维模型变换为所述目标三维模型的变换方式；

根据所述模型变换参数，对需要变换的原三维模型进行变换；

所述变换方法进一步包括：将所述原三维模型与所述参考三维模型对齐以预先确定所述原三维模型与所述参考三维模型之间的对应关系，其中，所述原三维模型和所述参考三维模型均由空间特征点云构成，并且，所述参考三维模型中的特征点与所述原三维模型中的特征点一一对应；

其中，对所述原三维模型进行变化包括：根据所述模型变换参数和所述原三维模型与所述参考三维模型之间的对应关系，对需要变换的原三维模型进行变换。

2.根据权利要求1所述的变换方法，其特征在于，所述原三维模型的三维拓扑结构与所述参考三维模型的三维拓扑结构相符。

3.根据权利要求1所述的变换方法，其特征在于，

通过构建流形场确定所述参考三维模型与所述原三维模型中特征点的一一对应关系，使得所有特征点与对应特征点之间的距离之和最小。

4.根据权利要求1所述的变换方法，其特征在于，根据所述模型变换参数，对需要变换的原三维模型进行的变换包括：

根据所述模型变换参数，确定变换后的参考三维模型与变换前的参考三维模型之间的仿射变换关系；

根据所述仿射变换关系对所述原三维模型进行变换。

5.根据权利要求1所述的变换方法，其特征在于，所述目标三维模型和所述参考三维模型均由空间特征点云构成，并且，所述模型变换参数用于表示所述参考三维模型中各个点的位置变化。

6.根据权利要求1所述的变换方法，其特征在于，进一步包括：

获取所述目标对象的纹理信息，并在对所述原三维模型进行变换之后，利用获取的所述纹理信息中的部分或全部对所述原三维模型添加纹理特征；或

在对所述原三维模型进行变换之后，将用户从预先配置的纹理特征中选择的纹理特征添加至所述原三维模型。

7.根据权利要求1所述的变换方法，其特征在于，所述目标三维模型由单个目标对象整体或部分构建而成，或者通过结合多个目标对象的整体或部分构建而成。

8.根据权利要求1所述的变换方法，其特征在于，所述原三维模型由原对象的整体或部分构建而成。

9.一种三维模型的变换装置，其特征在于，包括：

比较模块，用于将目标对象的目标三维模型与预先给定的参考三维模型进行比较，确定模型变换参数，其中，所述模型变换参数用于表示将所述参考三维模型变换为所述目标三维模型的变换方式；

变换模块，用于根据所述模型变换参数，对需要变换的原三维模型进行变换；

确定模块，用于将所述原三维模型与所述参考三维模型对齐以预先确定所述原三维模型与所述参考三维模型之间的对应关系，其中，所述原三维模型和所述参考三维模型均由空间特征点云构成，并且，所述参考三维模型中的特征点与所述原三维模型中的特征点一一对应；

其中，所述变换模块用于根据所述模型变换参数和所述原三维模型与所述参考三维模型之间的对应关系，对需要变换的原三维模型进行变换。

10.根据权利要求9所述的变换装置，其特征在于，所述原三维模型的三维拓扑结构与所述参考三维模型的三维拓扑结构相符。

11.根据权利要求9所述的变换装置，其特征在于，通过构建流形场确定所述参考三维模型与所述原三维模型中特征点的一一对应关系，使得所有特征点与对应特征点之间的距离之和最小。

12.根据权利要求9所述的变换装置，其特征在于，所述变换模块用于根据所述模型变换参数，确定变换后的参考三维模型与变换前的参考三维模型之间的仿射变换关系，并根据所述仿射变换关系对所述原三维模型进行变换。

13.根据权利要求9所述的变换装置，其特征在于，进一步包括：

获取模块，用于获取所述目标对象的纹理信息；

添加模块，用于在对所述原三维模型进行变换之后，利用获取的所述纹理信息中的部分或全部对所述原三维模型添加纹理特征，或用于在对所述原三维模型进行变换之后，将用户从预先配置的纹理特征中选择的纹理特征添加至所述原三维模型。

14.根据权利要求9所述的变换装置，其特征在于，所述目标三维模型和所述参考三维模型均由空间特征点云构成，并且，所述模型变换参数用于表示所述参考三维模型中各个特征点的位置变化。

15.根据权利要求9所述的变换装置，其特征在于，所述目标三维模型由单个目标对象整体或部分构建而成，或者通过结合多个目标对象的整体或部分构建而成。

16.根据权利要求9所述的变换装置，其特征在于，所述原三维模型由原对象的整体或部分构建而成。

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