CN107845126A - 一种三维动画制作方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三维动画制作方法及装置，其中三维动画制作方法包括角色主体的实体模型，包括如下步骤：获取角色主体的实体模型的多视点图像；根据多视点图像生成与角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型；对比同一角度获取的角色主体的实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息；根据变化信息控制角色主体的虚拟模型。本发明通过获取多视点图像生成角色主体的虚拟模型后，对比相邻图像变化，控制三维虚拟模型，能够提高三维动画制作效率，减少了制作时间。

Description

一种三维动画制作方法及装置

技术领域

本发明涉及视频制作技术领域，具体涉及一种三维动画制作方法及装置。

背景技术

三维动画又称3D动画，是随着计算机技术发展而产生的一种新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运行轨迹，虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋特定的材质，并打上灯光，当这一切完成后就可以使得计算机自动运算，生成最后的画面。

三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，被广泛应用于医学、教育军事、娱乐等诸多领域上。在影视广告制作方面，三维动画可以用于广告和电影电视剧的特效制作(如爆炸、烟雾、下雨光效等)。

由于在传统的三维动画制作方法中，通过造型技术来建立人物角色的模型，就是以曲线、曲面模型为基元，通过人工操作和组合，绘制出人物的模型，由于这个过程会涉及到大量枯燥复杂的人工操作，制作成本高，制作周期长。

发明内容

因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中的三维动画制作方法会涉及到大量枯燥复杂的人工操作，制作成本高，制作周期长。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明实施例提供一种三维动画制作方法，包括角色主体的实体模型，包括如下步骤：

获取所述角色主体的实体模型的多视点图像；

根据所述多视点图像生成与所述角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型；

对比同一角度获取的所述角色主体的实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息；

根据所述变化信息控制所述角色主体的虚拟模型。

可选地，所述获取所述角色主体的实体模型的多视点图像利用照相机对角色主体从多个不同角度进行拍摄。

可选地，所述根据所述多视点图像生成与所述角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型的步骤包括：

基于尺度不变特征变换算法对所述多视点图像的特征点进行抽取和匹配；

利用RANSAC算法去除匹配结果中的野点；

根据匹配结果进行照相机的自标定，获取照相机的内参和外参；

利用照相机的参数，对特征点进行摄影重构以修正特征点中的误匹配对，得到稀疏点云模型；

以稀疏点云模型为基础，进行基于立体视觉的三维重建，对重建结果进行融合，得到密集点云模型。

可选地，在所述对比同一角度获取的所述实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息的步骤之前，还包括：根据所述角色主体的实体模型选取若干节点，并将所述若干节点的位置对应于所述角色主体的虚拟模型上相应的位置。

可选地，所述根据所述变化信息控制所述角色主体的虚拟模型通过根据所述变化信息获取所述若干节点的变化，控制所述角色主体的虚拟模型上对应所述若干节点的位置进行相应的变化。

本发明实施例提供一种三维动画制作装置，包括：

第一获取模块，用于获取所述角色主体的实体模型的多视点图像；

生成模块，用于根据所述多视点图像生成与所述角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型；

第二获取模块，用于对比同一角度获取的所述角色主体的实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息；

控制模块，用于根据所述变化信息控制所述角色主体的虚拟模型。

可选地，所述生成模块包括：

特征点抽取和匹配子模块，用于基于尺度不变特征变换算法对所述多视点图像的特征点进行抽取和匹配；

去除野点子模块，用于利用RANSAC算法去除匹配结果中的野点；

获取子模块，用于根据匹配结果进行照相机的自标定，获取照相机的内参和外参；

修正子模块，用于利用照相机的参数，对特征点进行摄影重构以修正特征点中的误匹配对，得到稀疏点云模型；

融合子模块，用于以稀疏点云模型为基础，进行基于立体视觉的三维重建，对重建结果进行融合，得到密集点云模型。

可选地，所述三维动画制作装置还包括选取与对应模块，用于根据所述角色主体的实体模型选取若干节点，并将所述若干节点的位置对应于所述角色主体的虚拟模型上相应的位置。

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现所述的三维动画制作方法的步骤。

本发明实施例提供一种三维动画制作系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的三维动画制作方法的步骤。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

本发明公开一种三维动画制作方法及装置，其中三维动画制作方法包括角色主体的实体模型，包括如下步骤：获取角色主体的实体模型的多视点图像；根据多视点图像生成与角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型；对比同一角度获取的角色主体的实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息；根据变化信息控制角色主体的虚拟模型。本发明通过获取多视点图像生成角色主体的虚拟模型后，对比相邻图像变化，控制三维虚拟模型，能够提高三维动画制作效率，减少制作时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例1中三维动画制作方法的流程图；

图2为本发明实施例2中三维动画制作装置的结构框图；

图3为本发明实施例4中三维动画制作系统的硬件示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明提供一种三维动画制作方法，包括角色主体的实体模型，如图1所示，包括如下步骤：

S1、获取角色主体的实体模型的多视点图像。此处的角色主体为三维动画制作中所研究的目标对象，实体模型为真实存在的物体或人物，例如：角色主体的实体模型可以为人体结构，其包括若干重要的节点，包括有左右膝关节、肩关节、肘关节等。

具体地，利用照相机对角色主体的实体模型从多个不同角度进行拍摄得到多视点图像。照相机包括壳体，设置于壳体内的处理器；全景镜头，临近于壳体的顶部；显示屏，设置于壳体的底部；设置在壳体内的图像传感器，图像传感器可操作地获取图像；设置在壳体上的开关，由照相机操作者触发开关，使得照相机拍摄照片，开关位于壳体的顶部和底部之间；照相机的镜头为椭圆形，用于从围绕镜头的光轴的360度视角的周围场景中获取光线。

S2、根据多视点图像生成与角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型。

具体地，上述根据多视点图像生成与角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型的步骤，包括：

第一、基于尺度不变特征变换算法对多视点图像的特征点进行抽取和匹配。通过尺度不变特征变换算法获取多视点图像中的对应特征点，尺度不变特征变换算法又称SIFT算法，SIFT特征是图像的局部特征其对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性，对视角变化、仿射变换、噪声也保持一定程度的稳定性。

第二、利用RANSAC算法去除匹配结果中的野点。RANSAC算法它是根据一组包含异常数据的样本数据集，计算出数据的数学模型参数，得到有效样本数据的算法。去除匹配结果中的野点是为了降低了运算规模。

第三、根据匹配结果进行照相机的自标定，获取照相机的内参和外参。照相机的内参对于从相机坐标系到像平面坐标系的变换，像平面坐标系是用像素单位来表示的，而相机坐标系则是以毫米为单位来表示，因此，要完成变换过程就需要先得到像平面的像素单位与毫米单位之间的线性关系，照相机的外参决定照相机坐标与世界坐标系相对位置关系。

第四、利用照相机的参数，对特征点进行摄影重构以修正特征点中的误匹配对，得到稀疏点云模型。

第五、以稀疏点云模型为基础，进行基于立体视觉的三维重建，对重建结果进行融合，得到密集点云模型。

根据上述五个步，利用照相机从不同角度获取角色主体的实体模型的多视点图像是为了从多视点图像中提取对应特征点，将特征点作为约束来恢复照相机参数，并根据照相机参数进行射影重构来修正特征点中的误匹配对，得到稀疏点云模型，同时，以稀疏点云模型作为约束，进行基于立体视觉的三维重建，并经过融合，得到密集点云模型，即角色主体的三维虚拟模型。

S3、对比同一角度获取的角色主体的实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息。作为一种优选的实现方式，可以在对比同一角度获取的实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息的步骤S3之前，还包括：根据角色主体的实体模型选取若干节点，并将若干节点的位置对应于角色主体的虚拟模型上相应的位置。在选取节点时，优先选取关节及相邻的部分，以能够完整表现角色主体的实体模型的动作，然后在角色主体的虚拟模型上选取对应实体模型上节点的位置，在获取角色主体的实体模型的相邻图像的变化时，获取相邻图像中节点的话，该相邻图像的变化信息包括节点的变化信息。

S4、根据变化信息控制角色主体的虚拟模型。作为一种优选的实现方式，根据变化信息控制角色主体的虚拟模型通过根据变化信息获取若干节点的变化，控制角色主体的虚拟模型上对应若干节点的位置进行相应的变化，及可使得角色主体的虚拟模型完成与实体模型相同的动作。

实施例2

本实施例提供一种三维动画制作装置，如图2所示，包括：

第一获取模块21，用于获取角色主体的实体模型的多视点图像；

生成模块22，用于根据多视点图像生成与角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型；

第二获取模块23，用于对比同一角度获取的角色主体的实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息；

控制模块24，用于根据变化信息控制角色主体的虚拟模型。

作为一种可选的实现方式，本实施例中的三维动画制作装置，所述第一获取模块利用照相机对角色主体从多个不同角度进行拍摄。

作为一种可选的实现方式，本实施例中的三维动画制作装置，生成模块22包括：

特征点抽取和匹配子模块，用于基于尺度不变特征变换算法对多视点图像的特征点进行抽取和匹配；

去除野点子模块，用于利用RANSAC算法去除匹配结果中的野点；

获取子模块，用于根据匹配结果进行照相机的自标定，获取照相机的内参和外参；

修正子模块，用于利用照相机的参数，对特征点进行摄影重构以修正特征点中的误匹配对，得到稀疏点云模型；

融合子模块，用于以稀疏点云模型为基础，进行基于立体视觉的三维重建，对重建结果进行融合，得到密集点云模型。

作为一种可选的实现方式，本实施例中的三维动画制作装置，还包括选取与对应模块，用于根据角色主体的实体模型选取若干节点，并将若干节点的位置对应于角色主体的虚拟模型上相应的位置。

作为一种可选的实现方式，本实施例中的三维动画制作装置，控制模块24通过根据所述变化信息获取所述若干节点的变化，控制所述角色主体的虚拟模型上对应所述若干节点的位置进行相应的变化。

实施例3

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现实施例1中的方法的步骤。

其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。

实施例4

本实施例提供一种三维动画制作系统，如图3所示，包括存储器320、处理器310及存储在存储器320上并可在处理器310上运行的计算机程序，处理器310执行程序时实现实施例1中方法的步骤。

图3是本发明实施例提供的执行列表项操作的处理方法的三维动画制作系统的硬件结构示意图，如图3所示，该三维动画制作系统包括一个或多个处理器310以及存储器320，图3中以一个处理器310为例。

执行列表项操作的处理方法的设备还可以包括：输入装置330和输出装置330。

处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置330可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。

处理器310可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器310还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种三维动画制作方法，包括角色主体的实体模型，其特征在于，包括如下步骤：

获取所述角色主体的实体模型的多视点图像；

根据所述多视点图像生成与所述角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型；

对比同一角度获取的所述角色主体的实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息；

根据所述变化信息控制所述角色主体的虚拟模型。

2.根据权利要求1所述的三维动画制作方法，其特征在于，所述获取所述角色主体的实体模型的多视点图像利用照相机对角色主体从多个不同角度进行拍摄。

3.根据权利要求1所述的三维动画制作方法，其特征在于，所述根据所述多视点图像生成与所述角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型的步骤包括：

基于尺度不变特征变换算法对所述多视点图像的特征点进行抽取和匹配；

利用RANSAC算法去除匹配结果中的野点；

根据匹配结果进行照相机的自标定，获取照相机的内参和外参；

利用照相机的参数，对特征点进行摄影重构以修正特征点中的误匹配对，得到稀疏点云模型；

以稀疏点云模型为基础，进行基于立体视觉的三维重建，对重建结果进行融合，得到密集点云模型。

4.根据权利要求1所述的三维动画制作方法，其特征在于，在所述对比同一角度获取的所述实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息的步骤之前，还包括：根据所述角色主体的实体模型选取若干节点，并将所述若干节点的位置对应于所述角色主体的虚拟模型上相应的位置。

5.根据权利要求1所述的三维动画制作方法，其特征在于，所述根据所述变化信息控制所述角色主体的虚拟模型通过根据所述变化信息获取所述若干节点的变化，控制所述角色主体的虚拟模型上对应所述若干节点的位置进行相应的变化。

6.一种三维动画制作装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取所述角色主体的实体模型的多视点图像；

生成模块，用于根据所述多视点图像生成与所述角色主体的实体模型对应的角色主体的虚拟模型；

第二获取模块，用于对比同一角度获取的所述角色主体的实体模型的相邻图像的变化，得到该相邻图像的变化信息；

控制模块，用于根据所述变化信息控制所述角色主体的虚拟模型。

7.根据权利要求6所述的三维动画制作装置，其特征在于，所述生成模块包括：

特征点抽取和匹配子模块，用于基于尺度不变特征变换算法对所述多视点图像的特征点进行抽取和匹配；

去除野点子模块，用于利用RANSAC算法去除匹配结果中的野点；

获取子模块，用于根据匹配结果进行照相机的自标定，获取照相机的内参和外参；

修正子模块，用于利用照相机的参数，对特征点进行摄影重构以修正特征点中的误匹配对，得到稀疏点云模型；

融合子模块，用于以稀疏点云模型为基础，进行基于立体视觉的三维重建，对重建结果进行融合，得到密集点云模型。

8.根据权利要求6所述的三维动画制作装置，其特征在于，还包括选取与对应模块，用于根据所述角色主体的实体模型选取若干节点，并将所述若干节点的位置对应于所述角色主体的虚拟模型上相应的位置。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的三维动画制作方法的步骤。

10.一种三维动画制作系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-5任一项所述的三维动画制作方法的步骤。