CN105447896A - 一种幼儿动画创作系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种幼儿动画创作系统，包括：动画对象提取单元，用于将实物作品拍摄为图像，从中提取动画对象；动画驱动单元，用于对提取的动画对象进行动画驱动；动画合成单元，用于将动画驱动后的动画对象合成为动画画面，并加以配音、配乐，生成动画；动画展示单元，用于播放动画。本发明将包含传统的和信息化的多种幼儿教育手段有机关联，可让幼儿亲自参与动画创作，增强幼儿的参与性，激发幼儿的学习兴趣并锻炼其创造力，可促进幼儿的全方面发展。

Description

一种幼儿动画创作系统

技术领域

本发明涉及幼儿教育信息化技术领域，具体涉及一种幼儿动画创作系统。

背景技术

《幼儿园教育指导纲要》指出:幼儿园的教育内容是应该全面的、启蒙性的，可以相对划分为：健康、语言、社会、科学、艺术等五大领域。为了使祖国的花朵全方面健康成长，幼儿园和家长们采取了丰富的教育手段：有传统的讲故事，看绘本，做手工，训练涂色、绘画等；也有信息化的放音乐、播动画等。然而在现阶段，一方面这些教育手段相对孤立，各种手段之间缺乏关联性；另一方面，信息化的教育手段大部分还停留在被动接收阶段，缺乏幼儿的参与。关联性的缺乏和碎片化的教育也难以满足幼儿身心健康全方面发展的系统性、持续性需要；参与的缺乏不利于幼儿创造力的提升，也限制了将幼儿的学习兴趣激发到最大程度的可能。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种幼儿动画创作系统，其目的在于，应用本系统可让幼儿亲自参与动画创作，将传统的譬如涂色、绘画、手工产生的实物作品电子化，并将一些角色和场景进行动画驱动，然后根据已有的故事或自创的故事情节加以配音、配乐，最终组织并生成原创动画。本发明提供的技术将包含传统的和信息化的多种幼儿教育手段有机关联，增强幼儿的参与性，激发幼儿的学习兴趣并锻炼其创造力，可促进幼儿的全方面发展。

一种幼儿动画创作系统，包括：动画对象提取单元，用于将实物作品拍摄为图像，从中提取动画对象；动画驱动单元，用于对提取的动画对象进行动画驱动；动画合成单元，用于将动画驱动后的动画对象合成为动画画面，并加以配音、配乐，生成动画；动画展示单元，用于播放动画。

作为优化，所述动画对象提取单元包括图像采集模块、对象分割模块和对象渲染模块，图像采集模块用于将实物作品拍摄为图像，对象分割模块用于从图像中提取包括人物、物品和场景的动画对象，对象渲染模块用于对动画对象进行颜色和边缘的渲染。

作为优化，所述动画驱动单元包括:部位识别模块，用于识别人物的表情部位和运动部位；表情驱动模块，用于模拟表情部位的形变以表达特定表情；运动驱动模块，用于模拟运动部位或物品沿着特定运动路径的位置和姿态变化；场景驱动模块，用于驱动场景的状态变化。

作为优化，所述部位识别模块包括自动识别子模块和交互识别子模块，所述自动识别子模块用于利用预设的分类模型自动完成动画对象的分类，并进一步利用部位识别模型自动识别人物对象的表情部位和运动部位,所述交互识别子模块用于通过人机交互方式接收用户对表情部位和运动部位的指定。

作为优化，所述运动驱动模块采用触屏拖动方式规划所述运动路径。

作为优化，所述动画合成单元包括画面合成模块、配音模块、配乐模块和动画视频生成模块；所述画面合成模块用于将驱动后的动画人物、物品与动画场景进行叠加，生成动画画面；所述配音模块用于调用麦克风和音频设备录制人物对话和旁白，并对录制的声音做去噪处理；所述配乐模块用于将已有的音乐文件插入到动画中使之成为背景音乐；所述动画视频生成模块用于将动画画面、配音、配乐在时间轴上对齐，压缩后生成动画视频文件。

作为优化，所述幼儿动画创作系统还包括美工指导单元，所述美工指导单元包括素材存储模块、检索模块和指导模块；所述素材存储模块用于存储作品创作素材，所述素材检索模块用于接收检索指令，根据检索指令在所述素材存储模块检索相关素材，所述指导模块用于演示所述检索得到的素材的创作过程。

作为优化，所述检索模块通过文字输入、语音输入或图像输入方式接收检索指令。

本发明的有益技术效果体现在：

本发明提供的技术将包含传统的和信息化的多种幼儿教育手段有机关联，增强了幼儿参与性并锻炼其创造力，可促进幼儿的全方面发展。同时，本发明利用了大量计算机视觉技术自动分割、识别和驱动动画人物，使得系统操作简单，幼儿和家长即使不具备专业动画制作技能也能完成简单动画的制作。

附图说明

图1是本发明系统较佳实施例结构组成示意图；

图2是本发明系统较佳实施例美工指导单元模块组成示意图；

图3是本发明系统较佳实施例动画对象提取单元模块组成示意图；

图4是本发明系统较佳实施例动画驱动单元模块组成示意图；

图5是本发明系统较佳实施例动画合成单元模块组成示意图；

图6是本发明系统较佳实施例动画展示单元模块组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1示出了本发明一个较佳实施例，本发明互动式幼儿教学系统实施例包括：美工指导单元10、动画对象提取单元11、动画驱动单元12、动画合成单元13和动画展示单元14；其中，

美工指导单元10以信息化手段指导幼儿进行绘画、涂色或手工的制作。动画对象提取单元11利用摄像头拍摄幼儿涂色、绘画、手工等活动产生的作品或生活中的其他实物，并以自动识别或人机交互方式提取其中的人物、物品或场景，进行电子化。动画驱动单元12根据预设模型将提取出的人物、物品进行表情、动作等方面的动画驱动，并对场景的变化进行动画驱动。动画合成单元13根据已有的故事或自创的故事情节，将动画驱动后的人物、物品场景合成动画画面，并加以配音、配乐，组最终组织并生成原创动画。动画展示单元14播放、展示合成的动画。

下面对各模块详细说明。

如图2所示，美工指导单元包括素材存储模块100、检索模块101、指导模块102。其中，素材存储模块100将绘画、涂色或手工作品等创作素材予以存储。素材检索模块101利用文字检索、语音检索和图像检索技术提供素材的检索。指导模块102逐步显示检索出的素材的创作过程以指导幼儿进行绘画、涂色或手工的制作。需要说明的是，美工指导单元不是不要特征，其是对本发明方案的进一步优化，通过更早地参与到幼儿创作实物作品的指导过程，使得本发明动画制作系统功能更完善，迎合了幼儿创作存在一定依赖性的需求。

如图3所示，动画对象提取单元11包括图像采集模块110、对象分割模块111和对象渲染模块112。其中，图像采集模块110利用摄像头将幼儿涂色、绘画、手工等活动产生的作品或生活中的其他实物拍摄为图像。对象分割模块111利用图像分割技术将图像中指定的人物、物品或场景进行分割。优选地，采用GrabCut算法对图像进行分割；分割结果以高亮形式显示于原图像上层；若自动化分割的结果不甚理想，可以以触屏方式直接在分割结果上指出“多了”或“少了”，以交互方式引导对象分割模块进一步优化分割结果。对象渲染模块112对分割得到的动画对象作颜色、边缘上的渲染。优选地，对象渲染模块中存储了N种标准颜色，对象渲染模块首先以这N种标准颜色为初始聚类中心对动画对象包含的颜色进行聚类，然后在动画对象用标准颜色替换掉上与该标准色聚为一类的颜色；若颜色渲染效果不甚理想，可以以触屏方式直接在颜色渲染结果上指出某处颜色渲染不理想并重新指定颜色。颜色渲染可以使得动画对象上的颜色组合简单、艳丽，以满足幼儿的爱好。优选地，对象渲染模块以样条曲线拟合分割得到的动画对象的边缘，并以拟合得到的样条曲线替代原边缘；若渲染后的边缘不甚理想，可以以触屏方式直接在边缘色渲染结果上画出不理想的边缘并重新绘制该边缘。

如图4所示，动画驱动单元12包含部位识别模块、表情驱动模块122、动作驱动模块123和场景驱动模块124。其中，

部位识别模块又包含自动识别模块120和交互式识别模块121。自动识别模块120对提取出来的动画对象进行人物、物品、场景的分类；若动画对象的识别结果为人物，则进一步识别其面部和五官、四肢及其可运动关节。本发明所述人物包含了人类和其他拟人化的具有表情或动作的动物、物体等，所述物品包括未拟人化的单个物体，所述场景是指除了动画人物和物品外的背景等。若自动识别的结果不甚理想或者用户希望将一些物品生命化，则可以触摸动画对象，调用交互式识别模块121予以更正。所述交互识别子模块用于通过人机交互方式接收用户对人物、物品、场景的分类以及表情部位和运动部位的指定。举个例子，如果动画对象是一颗豌豆，但幼儿希望将其拟人化，希望豌豆可以笑、哭、生气等等，也能到处活动，那么通过自动识别存在难度，因此可调用交互式识别模块121允许幼儿触控指定其嘴、眼睛、眉毛、鼻子、相当于手的部位、相当于脚的部位等等。

优选地，使用ASM(ActiveShapeModel)或AAM(ActiveAppearanceModel)识别动画人物的面部及五官。识别后，动画人物的面部及五官将以特征点集的表示方式在自动识别模块120内部予以存储。

优选地，采用骨架算法(Skeletonizing)和骨架匹配算法(SkeletonMatching)识别动画人物的四肢及其可运动关节。识别出四肢后，采用GrabCut算法对图像进行分割将四肢从动画人物上分割出来，并和四肢的骨架模型一起保存在自动识别模块120内部。

表情驱动模块122驱动动画人物说话、微笑、大笑、哭泣、不高兴、沮丧、生气、害怕、激动、惊讶、害羞、调皮等面部表情的变化。对动画人物进行表情驱动后将产生表情动画片段。优选地，表情驱动模块122采用AR(AutoRegressive)模型来模拟五官在各种表情下的形变；同时，采用表情驱动模块122内置的各种表情的面部表观模板对动画人物的面部图像进行渲染。

动作驱动模块123，规划动画对象的运动路径并驱动动画对象的四肢以显示行走、奔跑、爬行、跳跃等动作。对动画人物进行动作驱动后将产生动作动画片段。优选地，动作驱动模块123采用触屏拖动的方式来规划动画对象的运动路径。优选地，动作驱动模块123可以采用多点触控的方式同时规划多个动画对象的运动路径。优选地，动作驱动模块123内置行走、奔跑、爬行、跳跃的四肢运动动态模板；驱动时根据识别的四肢关节点将四肢分解为肢体部件，接着按动态模板指示的位置关系将分解后的肢体部件进行旋转、平移或缩放操作，然后在对肢体部件衔接处用样条曲线对边缘进行平滑处理，并对衔接处的颜色进行渐变处理。四肢驱动后的周期性动作将均匀地显示在动画对象的运动路径。

表情驱动模块122和动作驱动模块123可以同时作用于同一动画人物。

场景驱动模块124，驱动场景进行平移、放大、缩小、旋转等变化。优选地，直接用触屏手势与场景驱动模块124进行交互使场景产生平移、放大、缩小、旋转等变化。

如图5所示，动画合成单元13包含画面合成模块130、配音模块131、配乐模块132和动画视频生成模块134。其中，画面合成模块130将驱动后的动画人物、物品与动画场景进行叠加，生成动画画面。配音模块131调用麦克风和音频设备录制人物对话和旁白，并对录制的声音做去噪处理。配乐模块132将已有的音乐文件插入到动画中使之成为背景音乐。动画视频生成模块134将动画画面、配音、配乐在时间轴上对齐，压缩后生成动画视频文件。

如图6所示，动画展示单元14包含本地展示模块140、视频投射模块141和投射端展示模块142，并以以下列之一的方式播放、展示制作的动画：(1)本地展示：调用本地展示模块140直接在制作端播放、展示制作的动画；)(2)投射展示：调用视频投射模块141发现可供投射的设备；选择投射设备后通过视频投射模块141向该设备投射发送动画视频；投射设备上的射端展示模块142播放投射过来的动画。投射展示方式有利于保护幼儿的视力。

实例:

下面以一个制作“龟兔赛跑”的动画为例，对本发明做进一步的说明：

(1)小朋友可以从美工指导单元中搜索出兔子、乌龟、大树、红旗、大山、小路、白云、太阳等素材。之后美工-指导单元会逐步教小朋友如何画出这些素材。幼儿在纸上进行绘画练习，然后发挥自己的创造力和想象力地画出兔子、乌龟和一张或多张龟兔赛跑的场景画面等，并涂上喜欢的颜色。

(2)用手机或平板电脑调用对象提取单元的图像采集模块将画好的出兔子、乌龟等作品拍照。动画对象提取单元的对象分割模块自动从照片中分割出兔子、乌龟、大树、红旗等对象。如果分割的效果不好，可以进一步通过触屏的交互方式“告诉”对象提取单元哪里分割得不完美。对象分割模块进一步完善对象的分割。对象提取单元的对象渲染模块对提取的对象进行渲染，使得其颜色更为艳丽，边缘更为平滑。对龟兔赛跑的场景画面用手机或平板电脑拍照。动画对象提取单元从照片上提取场景，并进行渲染。

(3)将动画场景和和兔子、乌龟导入到动画合成单元，按故事情节在适当的时间录制旁白、对话，期间可以选择兔子、乌龟产生说话和其他表情的变化。同时拖动兔子和乌龟产生“赛跑”的运动轨迹，期间可以选择添加兔子和乌龟山上奔跑、爬行或跳跃的动作。此外，可以根据故事的情节切换场景画面或使场景画面产生平移、缩放等变化。

(4)将制作好的动画投射到智能电视上观看。

本实例的硬件包括拍摄和制作动画的手机或平板电脑，及用于动画投射展示的智能电视、PC等。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种幼儿动画创作系统，其特征在于，包括：

动画对象提取单元，用于将实物作品拍摄为图像，从中提取动画对象；

动画驱动单元，用于对提取的动画对象进行动画驱动；

动画合成单元，用于将动画驱动后的动画对象合成为动画画面，并加以配音、配乐，生成动画；

动画展示单元，用于播放动画。

2.根据权利要求1所述的幼儿动画创作系统，其特征在于，所述动画对象提取单元包括图像采集模块、对象分割模块和对象渲染模块，图像采集模块用于将实物作品拍摄为图像，对象分割模块用于从图像中提取包括人物、物品和场景的动画对象，对象渲染模块用于对动画对象进行颜色和边缘的渲染。

3.根据权利要求2所述的幼儿动画创作系统，其特征在于，所述动画驱动单元包括:

部位识别模块，用于识别人物的表情部位和运动部位；

表情驱动模块，用于模拟表情部位的形变以表达特定表情；

运动驱动模块，用于模拟运动部位或物品沿着特定运动路径的位置和姿态变化；

场景驱动模块，用于驱动场景的状态变化。

4.根据权利要求3所述的幼儿动画创作系统，其特征在于，所述部位识别模块包括自动识别子模块和交互识别子模块，所述自动识别子模块用于利用预设的分类模型自动完成动画对象的分类，并进一步利用部位识别模型自动识别人物对象的表情部位和运动部位,所述交互识别子模块用于通过人机交互方式接收用户对表情部位和运动部位的指定。

5.根据权利要求2所述的幼儿动画创作系统，其特征在于，所述运动驱动模块采用触屏拖动方式规划所述运动路径。

6.根据权利要求2所述的幼儿动画创作系统，其特征在于，所述动画合成单元包括画面合成模块、配音模块、配乐模块和动画视频生成模块；所述画面合成模块用于将驱动后的动画人物、物品与动画场景进行叠加，生成动画画面；所述配音模块用于调用麦克风和音频设备录制人物对话和旁白，并对录制的声音做去噪处理；所述配乐模块用于将已有的音乐文件插入到动画中使之成为背景音乐；所述动画视频生成模块用于将动画画面、配音、配乐在时间轴上对齐，压缩后生成动画视频文件。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的幼儿动画创作系统，其特征在于，所述幼儿动画创作系统还包括美工指导单元，所述美工指导单元包括素材存储模块、检索模块和指导模块；所述素材存储模块用于存储作品创作素材，所述素材检索模块用于接收检索指令，根据检索指令在所述素材存储模块检索相关素材，所述指导模块用于演示所述检索得到的素材的创作过程。

8.根据权利要求7所述的幼儿动画创作系统，其特征在于，所述检索模块通过文字输入、语音输入或图像输入方式接收检索指令。