CN116310134A - 虚拟形象渲染方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种虚拟形象渲染方法、装置及电子设备，涉及人工智能技术领域，具体为计算机视觉、增强现实、虚拟现实、深度学习等技术领域，可应用于元宇宙、数字人等场景。具体方案为：获取输入图像，输入图像包含目标对象；对输入图像包含的目标对象进行三维重建，得到目标对象的第一三维虚拟形象，第一三维虚拟形象包括多个形象块；基于第一三维虚拟形象和预设参考三维虚拟形象的差异信息，确定多个形象块的渲染系数；基于多个形象块的渲染系数，计算骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数；依据骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数进行三维虚拟形象渲染，得到目标对象的第二三维虚拟形象。本公开可以降低三维虚拟形象的维护资源开销。

Description

虚拟形象渲染方法、装置及电子设备

技术领域

本公开涉及人工智能技术领域，具体为计算机视觉、增强现实、虚拟现实、深度学习等技术领域，可应用于元宇宙、数字人等场景，尤其涉及一种虚拟形象渲染方法、装置及电子设备。

背景技术

随着人工智能技术的发展，目前三维虚拟形象应用场景越来越多，如元宇宙、数字人等场景。目前对于三维虚拟形象的渲染主要采用的技术手段是基于三维虚拟形象的网格数据进行渲染。

发明内容

本公开提供了一种虚拟形象渲染方法、装置及电子设备。

根据本公开的一方面，提供了一种虚拟形象渲染方法，包括：

获取输入图像，所述输入图像包含目标对象；

对所述输入图像包含的所述目标对象进行三维重建，得到所述目标对象的第一三维虚拟形象，所述第一三维虚拟形象包括多个形象块，每个形象块分别关联骨骼树中的多个骨骼节点，所述骨骼树与预设参考三维虚拟形象匹配；

基于所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，确定所述多个形象块的渲染系数；

基于所述多个形象块的渲染系数，计算所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数；

依据所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数进行三维虚拟形象渲染，得到所述目标对象的第二三维虚拟形象。

根据本公开的另一方面，提供了一种虚拟形象渲染装置，包括：

获取模块，用于获取输入图像，所述输入图像包含目标对象；

重建模块，用于对所述输入图像包含的所述目标对象进行三维重建，得到所述目标对象的第一三维虚拟形象，所述第一三维虚拟形象包括多个形象块，每个形象块分别关联骨骼树中的多个骨骼节点，所述骨骼树与预设参考三维虚拟形象匹配；

确定模块，用于基于所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，确定所述多个形象块的渲染系数；

计算模块，用于基于所述多个形象块的渲染系数，计算所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数；

渲染模块，用于依据所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数进行三维虚拟形象渲染，得到所述目标对象的第二三维虚拟形象。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开提供的虚拟形象渲染方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行本公开提供的虚拟形象渲染方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现本公开提供的虚拟形象渲染方法。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是本公开提供的一种虚拟形象渲染方法的流程图；

图2是本公开提供的骨骼树的示意图；

图3a至图3g是本公开提供的虚拟形象渲染装置的结构图；

图4是用来实现本公开实施例的一种电子设备的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

请参见图1，图1是本公开提供的一种虚拟形象渲染方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101、获取输入图像，所述输入图像包含目标对象。

上述获取输入图像可以是，执行上述方法的电子设备接收其他设备发送的输入图像，也可以是，执行上述方法的电子设备接收用户输入的输入图像。

上述目标对象可以是虚拟形象对应的一个或者多个部位，如脸部、手、脚等部位。

步骤S102、对所述输入图像包含的所述目标对象进行三维重建，得到所述目标对象的第一三维虚拟形象，所述第一三维虚拟形象包括多个形象块，每个形象块分别关联骨骼树中的多个骨骼节点，所述骨骼树与预设参考三维虚拟形象匹配。

上述对所述输入图像包含的所述目标对象进行三维重建可以是，基于上述目标对象生成上述目标对象的第一三维虚拟形象。

本公开中，三维虚拟形象可以是，三维虚拟人物形象的全部或者部分，如人脸的三维虚拟形象，或者，整个人物的三维虚拟形象。另外，本公开中，三维虚拟形象也可以是称作三维虚拟模型。

上述预设参考三维虚拟形象可以是，预先获取的基础三维虚拟形象或标准三维虚拟形象，如表示为基础三维虚拟模型(base模型)。

上述骨骼树可以包括预设参考三维虚拟形象的多个骨骼节点，以及各骨骼节点之间的位置关系，例如：如图2所示的骨骼树201。

上述多个形象块可以表示上述第一三维虚拟形象的多个局部区域，每个局部区域为一个形象块。另外，本公开中，上述多个形象块也可以称作多个滑块，每个滑块关联不同的骨骼节点。另外，每个形象块可以对应相应的语义，例如：“高鼻梁、大眼睛、瘦下巴”分别为鼻子、眼睛和下巴的形象块的语义。

本公开中，可以预先定义三维虚拟形象的多个形象块，且每个三维虚拟形象都包含相同数量的形象块。

步骤S103、基于所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，确定所述多个形象块的渲染系数。

上述差异信息可以用于表示上述第一三维虚拟形象和上述预设参考三维虚拟形象之间的差异，该差异包括但不限于：整体差异、局部差异、参数差异等。

上述多个形象块的渲染系数可以是，用于渲染三维虚拟形象的系数，每个形象块的渲染系数用于表示该形象块的渲染形状。

步骤S104、基于所述多个形象块的渲染系数，计算所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数。

由于每个形象块关联多个骨骼节点，这样依据骨骼节点和形象块的对应关系，就可以基于多个形象块的渲染系数，计算得到骨骼树中的每个骨骼节点的骨骼系数。

步骤S105、依据所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数进行三维虚拟形象渲染，得到所述目标对象的第二三维虚拟形象。

上述依据所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数进行三维虚拟形象渲染，得到所述目标对象的第二三维虚拟形象可以是，将骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数输入至渲染系统，驱动三维虚拟形象，以得到上述第二三维虚拟形象，如驱动人脸显示特定形状，以得到上述目标对象对应的三维虚拟人脸。

本公开中，通过多个形象块的渲染系数，计算骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数，再依据骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数，渲染出目标对象的第二三维虚拟形象，这样可以实现基于多个形象块的渲染系数渲染三维虚拟形象，从而针对一个三维虚拟形象只需要维护多个形象块的渲染系统，进而降低三维虚拟形象的维护资源开销。

例如：应用程序在展示三维虚拟形象时，只需要维护上述多个形象块的渲染系数，再通过上述方式计算骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数，以通过骨骼系数驱动得到三维虚拟形象，这样由于不需要维护三维虚拟形象中每个网格的渲染系数，从而降低应用程序的维护资源。如目标对象为人脸时，人脸网格一般都要10000+个，则需要维护10000+个的渲染系数，而人脸的形象块往往在几个、十几个或几十个，从而可以降低应用程序的维护资源。

本公开中，上述方法由电子设备执行，即该方法包括的所有步骤都由该电子设备执行，该电子设备可以是服务器、计算机、手机、平板电脑、车载终端等电子设备。

一个实施例中，所述目标对象包括：人脸。

该实施例中，上述输入图像可以是人脸图像。

该实施例中，可以实现三维虚拟人脸的渲染，可以应用于捏脸场景，这样可以实现整个捏脸系统只维护唯一的一套形象块系数，从而降低捏脸系统的维护开销。

需要说明的是，本公开中，并不限定上述目标对象为人脸，例如：在一些实施例中，上述目标对象可以是手、脚，或者动物等。

在一个实施例中，所述基于所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，确定所述多个形象块的渲染系数，包括：

基于所述多个形象块的变化量，线性拟合多个三维虚拟对象的差异信息，得到所述多个形象块的渲染系数，所述多个形象块的变化量为预先配置的变化量，所述多个三维虚拟对象的差异信息包括：所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息。

上述基于所述多个形象块的变化量，线性拟合多个三维虚拟对象的差异信息，得到所述多个形象块的渲染系数可以是，基于多个形象块的变化量，线性拟合多个三维虚拟对象的差异信息，在线性拟合多个三维虚拟对象的差异信息的过程中，计算上述多个形象块的渲染系数。

上述多个三维虚拟对象的差异信息除了上述第一三维虚拟形象和预设参考三维虚拟形象的差异信息之外，还包括上述第一三维虚拟形象与其他三维虚拟形象的差异信息，这些其他三维虚拟形象可以是在上述预设参考三维虚拟形象的基础上变更得到的三维虚拟形象。

该实施例中，通过线性拟合的方式确定上述多个形象块的渲染系数，可以提高渲染系数的准确性。

需要说明的是，本公开中并不限定通过线性拟合的方式确定上述多个形象块的渲染系数，例如：本公开中，预先设置上述预设参考三维虚拟形象中每个形象块的渲染系数，这样可以根据第一三维虚拟形象和预设参考三维虚拟形象在每个形象块的差异信息，针对每个形象块，基于该形象块的差异信息，计算该形象块相比预设参考三维虚拟形象的该形象块的渲染系数差异，基于该形象块的渲染系数差异，计算形象块的渲染系数。例如：如某一形象块与预设参考三维虚拟形象的形象块的差异很小，则可以直接采用预设参考三维虚拟形象的形象块的渲染系数，如某一形象块与预设参考三维虚拟形象的形象块的差异很小，则可以基于该差异对预设参考三维虚拟形象的形象块的渲染系数进行相应的调整，以得到该形象块的渲染系数。

在一个实施例中，所述基于所述多个形象块的变化量，线性拟合多个三维虚拟对象的差异信息，得到所述多个形象块的渲染系数，包括：

执行N轮线性拟合，在i等于1的情况下，第i轮线性拟合包括：基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数；在所述i大于1的情况下，第i轮线性拟合包括：基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数，所述第i-1轮的三维虚拟形象为基于所述第i-1轮的所述多个形象块的加权系数得到的三维虚拟形象，i的取值为1至N，N为大于的整数；

针对所述多个形象块中的每个形象块，将所述形象块在所述N轮线性拟合得到的N个加权系数相加，得到所述形象块的渲染系数。

其中，上述每轮的多个形象块的变化量为预先配置的变化量，具体可以是轻微形变的变化量。

例如：上述第一三维虚拟形象(如人脸脸型+五官表达)表示为M，预设参考三维虚拟形象(基础模型base)表示为B，预设的形象块S1，…，形象块Sn，n为大于1的正整数，N轮线性拟合具体可以如下：

在首轮中，准备形象块轻微形变对应的变化量B11，…，B1n，而后用B11，…，B1n线性拟合变形偏差M-B，得到加权系数coeff11，…，coeff1n，用加权系数驱动滑块S1，…，Sn，得到变形结果M1，即首轮的三维虚拟形象；

在第二轮中，准备滑块轻微形变对应的变化量B21，…，B2n，而后用B21，…，B2n线性拟合变形偏差M-M1，得到加权系数coeff21，…，coeff2n，在M1的变形基础上，用加权系数驱动滑块S1，…，Sn，得到变形结果M2，即第二轮的三维虚拟形象；

以此类推，直到变形偏差小于给定误差终止，即可得到上述多个形象块的渲染系数。

上述针对所述多个形象块中的每个形象块，将所述形象块在所述N轮线性拟合得到的N个加权系数相加，得到所述形象块的渲染系数可以是，每个形象块的渲染系数为，该形象块在上述N轮线性拟合过程中得到的N个加权系数相加得到的系数。

该实施例中，通过多轮线性拟合，可以使得多个形象块的渲染系数更加准确。

需要说明的是，一些场景并不限定通过执行N轮线性拟合确定上述多个形象块的渲染系数，例如：在一些场景，可以通过1轮线性拟合确定上述多个形象块的渲染系数。

在一个实施例中，所述方法还包括：

在第i轮线性拟合结束的情况下，将所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息表示的形象差异与预设差异进行比较；在所述形象差异大于或者等于所述预设差异的情况下，执行下一轮线性拟合，在所述形象差异小于所述预设差异的情况下，结束线性拟合。

该实施例中，在每轮线性拟合结束时，计算该线性拟合得到多个形象块的加权系数对应的三维虚拟形象与第一三维虚拟形象的差异，如果小于差异与预设差异，则结束线性拟合，该线性拟合的次数为上述N的取值。

该实施例中，由于是在形象差异小于所述预设差异的情况下，结束线性拟合，这样可以降低第二三维虚拟形象与第一三维虚拟形象的差异，从而进一步提高形象块的渲染系数的准确性。

需要说明的是，本实施例中并不限定通过形象差异与预设差异进行比较的方式确定上述N的取值，例如：在一些实施例中，上述N的取值也可以是预设的经验值。

在一个实施例中，所述基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数，包括：

构建拟合线性方程，在所述拟合线性方程中，所述多个形象块的加权积相加等于所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，每个形象块的加权积等于第i轮的所述形象块的变化量与第i轮的所述形象块的加权系数的积；

通过最小二乘法求解所述拟合线性方程，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数。

在一些实施方式中，上述拟合线性方程可以表示为如下：

coeff11*B11+coeff12*B12+......+coeff1n*B1n＝M-B

其中，B21，…，B2n分别表示n个形象块的变化量，coeff11，…，coeff1n分别表示n个形象块的加权系数，M表示上述第一三维虚拟形象，B表示上述预设参考三维虚拟形象。

在一些实施方式中，上述拟合线性方程可以表示为如下：

coeff11*B11+coeff12*B12+......+coeff1n*B1n＝M-M _i-1

其中，M表示上述第一三维虚拟形象，M _i-1表示第i-1轮的三维虚拟形象。

该实施例中，通过构建拟合线性方程和最小二乘法求解，可以提高形象块的加权系数的准确性，进而提高形象块的渲染准确性。

需要说明的是，本公开中并不限定通过构建拟合线性方程和最小二乘法求解计算形象块的加权系数，例如：预先根据经验值为每个形象块配置一个加权系数集，在每轮线性拟合过程中，针对每个形象块在加权系数集中选择最适合的加权系数，从而得到每轮线性拟合中每个形象块的加权系数。

在一个实施例中，所述基于所述多个形象块的渲染系数，计算所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数，包括：

获取系数映射关系，所述系数映射关系包括目标形象块的渲染系数与所述目标形象块关联的多个骨骼节点的骨骼系数的映射关系，所述目标形象块为所述多个形象块中的任一形象块；

基于所述系数映射关系，将所述多个形象块的渲染系数转换为所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数。

其中，上述系数映射关系可以是预先配置的，每个骨骼节点与对应的形象块之前的映射关系为线性关系，例如：b＝f(a)，其中，骨骼节点的骨骼系数，a为形象块的渲染系数，其中，f()为预先配置的线性函数，每个骨骼节点对应的线性函数为根据经验值预设配置的，例如：某一骨骼节点对应的线性函数为b＝ka+d，其中k和d是常数，k和d的具体取值为根据经验值预设配置的，不同的骨骼节点的k和d的取值可以不同，或者部分不同，或者部分骨骼节点的k和d的取值相同。

该实施方式中，通过上述映射关系，可以提高骨骼节点的骨骼系数的准确性。

需要说明的是，本公开中并不限定，通过上述映射关系计算骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数，例如：在一些场景中，可以通过查表的方式，得到骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数，如该表格中存储了每个形象块的多个渲染系数，以及存储在每个渲染系数下，每个骨骼节点的骨骼系数，这样通过查表的方式也可以得到骨骼节点的骨骼系数。

在一个实施例中，所述方法还包括：

输出所述第二三维虚拟形象，以及所述多个形象块的渲染系数；

接收第一输入，所述第一输入为用于对所述多个形象块中的至少一个形象块的渲染系数进行调整；

响应于所述第一输入，对所述至少一个形象块的渲染系数进行调整，得到所述至少一个形象块的更新渲染系数；

基于所述至少一个形象块的更新渲染系数，对所述第二三维虚拟形象进行更新，得到第三三维虚拟形象。

上述输出可以是将上述第二三维虚拟形象发送给其他设备，如发送给用户终端，或者，上述输出可以显示上述第二三维虚拟形象。

上述接收第一输入，可以是接收用户输入的，也可以是其他接收设备发送的输入。

上述对所述至少一个形象块的渲染系数进行调整可以是，对所述至少一个形象块的渲染系数的取值进行调整。

基于所述至少一个形象块的更新渲染系数，对所述第二三维虚拟形象进行更新可以是，基于更新的渲染系数重新渲染三维虚拟模型，进而得到上述第三三维虚拟形象。

该实施方式中，可以实现通过调整形象块的渲染系数来调整三维虚拟形象，从而实现三维虚拟形象的调整更加便捷。例如：在捏脸过程中，可以支持基于形象块自定义人脸。

在一个实施例中，所述方法还包括：

输出虚拟形象局部区域形状的形状集，所述形状集中每个虚拟形象局部区域形状包括至少一个形象块，且预先存储有每个虚拟形象局部区域形状的形象块的渲染系数；

接收第二输入，所述第二输入用于在所述形状集中选择多个虚拟形象局部区域形状；

响应于所述第二输入，基于所述多个虚拟形象局部区域形状的形象块的渲染系数，生成第四三维虚拟形象。

上述形状集可以是包括多个虚拟形象局部区域形状，例如：包含多个不同的虚拟形象脸部区域形状，包含多个不同的虚拟形象下巴区域形状，包含多个不同的虚拟形象眼睛区域形状，包含多个不同的虚拟形象头部区域形状。

在一些实施方式中，上述形状集中的虚拟形象局部区域形状可以是通过形象块的渲染系数预先调节好的。

上述输出可以是将上述形状集发送给其他设备，如发送给用户终端，或者，上述输出可以显示上述形状集。

上述接收第二输入，可以是接收用户输入的，也可以是其他接收设备发送的输入。

上述第二输入可以是在上述形状集选择多个虚拟形象局部区域形状，这多个虚拟形象局部区域形状用于构成一个三维虚拟形象。

该实施例中，支持通过形状集直接选择虚拟形象局部区域形状构成三维虚拟形象，且由于存储每个虚拟形象局部区域形状的形象块的渲染系数，这样可以实现在支持直选三维虚拟形象的同时，降低存储开销。

在一个实施例中，上述方法还包括：

获取所述第二三维虚拟形象包含的多个虚拟形象局部区域形状；

将所述第二三维虚拟形象包含的多个虚拟形象局部区域形状添加至所述形状集，并记录所述第二三维虚拟形象包含的多个虚拟形象局部区域形状的形象块以及形象块的渲染系数。

上述获取所述第二三维虚拟形象包含的多个虚拟形象局部区域形状可以是，在渲染完第二三维虚拟形象，或者得到上述第二三维虚拟形象的多个形象块的渲染系数后，获取第二三维虚拟形象包含的多个虚拟形象局部区域形状，并存储相应的渲染系数。

该实施例中，可以实现及时对上述形状集进行更新。

在一个实施例中，所述方法还包括：

输出所述第二三维虚拟形象；

接收第三输入，所述第二输入用于在所述形状集中选择至少一个虚拟形象局部区域形状，以及在所述第二三维虚拟形象中选择至少一个虚拟形象局部区域形状；

响应于所述第三输入，将在所述第二三维虚拟形象中选择的至少一个虚拟形象局部区域形状替换为：在所述形状集中选择的至少一个虚拟形象局部区域形状。

上述输出可以是将上述第二三维虚拟形象发送给其他设备，如发送给用户终端，或者，上述输出可以显示上述第二三维虚拟形象。

上述接收第三输入，可以是接收用户输入的，也可以是其他接收设备发送的输入。

该实施例中，可以实现对基于输入图像生成的三维虚拟形象进行自定义替换，从而提高三维虚拟形象生成的灵活性。例如：在捏脸场景，对已生成的三维虚拟人脸进行自定义替换。

在一些实施例中，本公开中的三维虚拟形象可以是元宇宙、数字人等场景中的数字人，或者数字动物等。

本公开中，通过多个形象块的渲染系数，计算骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数，再依据骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数，渲染目标对象的第二三维虚拟形象，这样可以实现基于多个形象块的渲染系数渲染三维虚拟形象，从而针对一个三维虚拟形象只需要维护多个形象块的渲染系统，进而降低三维虚拟形象的维护资源开销。

请参见图3a，图3a是本公开提供的一种虚拟形象渲染装置，如图3a所示，虚拟形象渲染装置300包括：

获取模块301，用于获取输入图像，所述输入图像包含目标对象；

重建模块302，用于对所述输入图像包含的所述目标对象进行三维重建，得到所述目标对象的第一三维虚拟形象，所述第一三维虚拟形象包括多个形象块，每个形象块分别关联骨骼树中的多个骨骼节点，所述骨骼树与预设参考三维虚拟形象匹配；

确定模块303，用于基于所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，确定所述多个形象块的渲染系数；

计算模块304，用于基于所述多个形象块的渲染系数，计算所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数；

渲染模块305，用于依据所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数进行三维虚拟形象渲染，得到所述目标对象的第二三维虚拟形象。

在一个实施例中，所述确定模块303用于：

基于所述多个形象块的变化量，线性拟合多个三维虚拟对象的差异信息，得到所述多个形象块的渲染系数，所述多个形象块的变化量为预先配置的变化量，所述多个三维虚拟对象的差异信息包括：所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息。

在一个实施例中，如图3b所示，所述确定模块301，包括：

拟合单元3031，用于执行N轮线性拟合，在i等于1的情况下，第i轮线性拟合包括：基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数；在所述i大于1的情况下，第i轮线性拟合包括：基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数，所述第i-1轮的三维虚拟形象为基于所述第i-1轮的所述多个形象块的加权系数得到的三维虚拟形象，i的取值为1至N，N为大于的整数；

计算单元3032，用于针对所述多个形象块中的每个形象块，将所述形象块在所述N轮线性拟合得到的N个加权系数相加，得到所述形象块的渲染系数。

在一个实施例中，如图3c，所述装置还包括：

比较模块306，用于在第i轮线性拟合结束的情况下，将所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息表示的形象差异与预设差异进行比较；在所述形象差异大于或者等于所述预设差异的情况下，执行下一轮线性拟合，在所述形象差异小于所述预设差异的情况下，结束线性拟合。

在一个实施例中，所述基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数，包括：

构建拟合线性方程，在所述拟合线性方程中，所述多个形象块的加权积相加等于所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，每个形象块的加权积等于第i轮的所述形象块的变化量与第i轮的所述形象块的加权系数的积；

通过最小二乘法求解所述拟合线性方程，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数。

在一个实施例中，如图3d，所述计算模块304，包括：

获取单元3041，用于获取系数映射关系，所述系数映射关系包括目标形象块的渲染系数与所述目标形象块关联的多个骨骼节点的骨骼系数的映射关系，所述目标形象块为所述多个形象块中的任一形象块；

转换单元3042，用于基于所述系数映射关系，将所述多个形象块的渲染系数转换为所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数。

在一个实施例中，如图3e，所述装置还包括：

第一输出模块307，用于输出所述第二三维虚拟形象，以及所述多个形象块的渲染系数；

第一接收模块308，用于接收第一输入，所述第一输入为用于对所述多个形象块中的至少一个形象块的渲染系数进行调整；

第一响应模块309，用于响应于所述第一输入，对所述至少一个形象块的渲染系数进行调整，得到所述至少一个形象块的更新渲染系数；

更新模块310，用于基于所述至少一个形象块的更新渲染系数，对所述第二三维虚拟形象进行更新，得到第三三维虚拟形象。

在一个实施例中，如图3f，所述装置还包括：

第二输出模块311，用于输出虚拟形象局部区域形状的形状集，所述形状集中每个虚拟形象局部区域形状包括至少一个形象块，且预先存储有每个虚拟形象局部区域形状的形象块的渲染系数；

第二接收模块312，用于接收第二输入，所述第二输入用于在所述形状集中选择多个虚拟形象局部区域形状；

第二响应模块313，用于响应于所述第二输入，基于所述多个虚拟形象局部区域形状的形象块的渲染系数，生成第四三维虚拟形象。

在一个实施例中，如图3g，所述装置还包括：

第三输出模块314，用于输出所述第二三维虚拟形象；

第三接收模块315，用于接收第三输入，所述第二输入用于在所述形状集中选择至少一个虚拟形象局部区域形状，以及在所述第二三维虚拟形象中选择至少一个虚拟形象局部区域形状；

第三响应模块316，用于响应于所述第三输入，将在所述第二三维虚拟形象中选择的至少一个虚拟形象局部区域形状替换为：在所述形状集中选择的至少一个虚拟形象局部区域形状。

在一个实施例中，所述目标对象包括：人脸。

本公开提供的虚拟形象渲染装置能够实现本公开提供的虚拟形象渲染方法实现的各个过程，并达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的获取，存储和应用等，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

其中，上述电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开提供的虚拟形象渲染方法。

上述可读存储介质存储有计算机指令，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行本公开提供的虚拟形象渲染方法。

上述计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现本公开提供的虚拟形象渲染方法。

图4示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备400的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。

如图4所示，设备400包括计算单元401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的计算机程序或者从存储单元408加载到随机访问存储器(RAM)403中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还可存储设备400操作所需的各种程序和数据。计算单元401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。

设备400中的多个部件连接至I/O接口405，包括：输入单元406，例如键盘、鼠标等；输出单元407，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元408，例如磁盘、光盘等；以及通信单元409，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元409允许设备400通过诸如因特网的计算机网格和/或各种电信网格与其他设备交换信息/数据。

计算单元401可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元401的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元401执行上文所描述的各个方法和处理，例如虚拟形象渲染方法。例如，在一些实施例中，虚拟形象渲染方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元408。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 402和/或通信单元409而被载入和/或安装到设备400上。当计算机程序加载到RAM 403并由计算单元401执行时，可以执行上文描述的虚拟形象渲染方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元401可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行虚拟形象渲染方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网格浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网格浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网格)来将系统的部件相互连接。通信网格的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网格进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (23)

1.一种虚拟形象渲染方法，包括：

获取输入图像，所述输入图像包含目标对象；

对所述输入图像包含的所述目标对象进行三维重建，得到所述目标对象的第一三维虚拟形象，所述第一三维虚拟形象包括多个形象块，每个形象块分别关联骨骼树中的多个骨骼节点，所述骨骼树与预设参考三维虚拟形象匹配；

基于所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，确定所述多个形象块的渲染系数；

基于所述多个形象块的渲染系数，计算所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数；

依据所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数进行三维虚拟形象渲染，得到所述目标对象的第二三维虚拟形象。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，确定所述多个形象块的渲染系数，包括：

基于所述多个形象块的变化量，线性拟合多个三维虚拟对象的差异信息，得到所述多个形象块的渲染系数，所述多个形象块的变化量为预先配置的变化量，所述多个三维虚拟对象的差异信息包括：所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述多个形象块的变化量，线性拟合多个三维虚拟对象的差异信息，得到所述多个形象块的渲染系数，包括：

执行N轮线性拟合，在i等于1的情况下，第i轮线性拟合包括：基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数；在所述i大于1的情况下，第i轮线性拟合包括：基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数，所述第i-1轮的三维虚拟形象为基于所述第i-1轮的所述多个形象块的加权系数得到的三维虚拟形象，i的取值为1至N，N为大于的整数；

针对所述多个形象块中的每个形象块，将所述形象块在所述N轮线性拟合得到的N个加权系数相加，得到所述形象块的渲染系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：

在第i轮线性拟合结束的情况下，将所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息表示的形象差异与预设差异进行比较；在所述形象差异大于或者等于所述预设差异的情况下，执行下一轮线性拟合，在所述形象差异小于所述预设差异的情况下，结束线性拟合。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数，包括：

构建拟合线性方程，在所述拟合线性方程中，所述多个形象块的加权积相加等于所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，每个形象块的加权积等于第i轮的所述形象块的变化量与第i轮的所述形象块的加权系数的积；

通过最小二乘法求解所述拟合线性方程，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述基于所述多个形象块的渲染系数，计算所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数，包括：

获取系数映射关系，所述系数映射关系包括目标形象块的渲染系数与所述目标形象块关联的多个骨骼节点的骨骼系数的映射关系，所述目标形象块为所述多个形象块中的任一形象块；

基于所述系数映射关系，将所述多个形象块的渲染系数转换为所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，所述方法还包括：

输出所述第二三维虚拟形象，以及所述多个形象块的渲染系数；

接收第一输入，所述第一输入为用于对所述多个形象块中的至少一个形象块的渲染系数进行调整；

响应于所述第一输入，对所述至少一个形象块的渲染系数进行调整，得到所述至少一个形象块的更新渲染系数；

基于所述至少一个形象块的更新渲染系数，对所述第二三维虚拟形象进行更新，得到第三三维虚拟形象。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：

输出虚拟形象局部区域形状的形状集，所述形状集中每个虚拟形象局部区域形状包括至少一个形象块，且预先存储有每个虚拟形象局部区域形状的形象块的渲染系数；

接收第二输入，所述第二输入用于在所述形状集中选择多个虚拟形象局部区域形状；

响应于所述第二输入，基于所述多个虚拟形象局部区域形状的形象块的渲染系数，生成第四三维虚拟形象。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括：

输出所述第二三维虚拟形象；

接收第三输入，所述第二输入用于在所述形状集中选择至少一个虚拟形象局部区域形状，以及在所述第二三维虚拟形象中选择至少一个虚拟形象局部区域形状；

响应于所述第三输入，将在所述第二三维虚拟形象中选择的至少一个虚拟形象局部区域形状替换为：在所述形状集中选择的至少一个虚拟形象局部区域形状。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述目标对象包括：人脸。

11.一种虚拟形象渲染装置，包括：

获取模块，用于获取输入图像，所述输入图像包含目标对象；

重建模块，用于对所述输入图像包含的所述目标对象进行三维重建，得到所述目标对象的第一三维虚拟形象，所述第一三维虚拟形象包括多个形象块，每个形象块分别关联骨骼树中的多个骨骼节点，所述骨骼树与预设参考三维虚拟形象匹配；

确定模块，用于基于所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，确定所述多个形象块的渲染系数；

计算模块，用于基于所述多个形象块的渲染系数，计算所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数；

渲染模块，用于依据所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数进行三维虚拟形象渲染，得到所述目标对象的第二三维虚拟形象。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述确定模块用于：

基于所述多个形象块的变化量，线性拟合多个三维虚拟对象的差异信息，得到所述多个形象块的渲染系数，所述多个形象块的变化量为预先配置的变化量，所述多个三维虚拟对象的差异信息包括：所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述确定模块，包括：

拟合单元，用于执行N轮线性拟合，在i等于1的情况下，第i轮线性拟合包括：基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和所述预设参考三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数；在所述i大于1的情况下，第i轮线性拟合包括：基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数，所述第i-1轮的三维虚拟形象为基于所述第i-1轮的所述多个形象块的加权系数得到的三维虚拟形象，i的取值为1至N，N为大于的整数；

计算单元，用于针对所述多个形象块中的每个形象块，将所述形象块在所述N轮线性拟合得到的N个加权系数相加，得到所述形象块的渲染系数。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述装置还包括：

比较模块，用于在第i轮线性拟合结束的情况下，将所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息表示的形象差异与预设差异进行比较；在所述形象差异大于或者等于所述预设差异的情况下，执行下一轮线性拟合，在所述形象差异小于所述预设差异的情况下，结束线性拟合。

15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述基于第i轮的所述多个形象块的变化量，线性拟合所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数，包括：

构建拟合线性方程，在所述拟合线性方程中，所述多个形象块的加权积相加等于所述第一三维虚拟形象和第i-1轮的三维虚拟形象的差异信息，每个形象块的加权积等于第i轮的所述形象块的变化量与第i轮的所述形象块的加权系数的积；

通过最小二乘法求解所述拟合线性方程，得到第i轮的所述多个形象块的加权系数。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的装置，其中，所述计算模块，包括：

获取单元，用于获取系数映射关系，所述系数映射关系包括目标形象块的渲染系数与所述目标形象块关联的多个骨骼节点的骨骼系数的映射关系，所述目标形象块为所述多个形象块中的任一形象块；

转换单元，用于基于所述系数映射关系，将所述多个形象块的渲染系数转换为所述骨骼树中的骨骼节点的骨骼系数。

17.根据权利要求11至15中任一项所述的装置，所述装置还包括：

第一输出模块，用于输出所述第二三维虚拟形象，以及所述多个形象块的渲染系数；

第一接收模块，用于接收第一输入，所述第一输入为用于对所述多个形象块中的至少一个形象块的渲染系数进行调整；

第一响应模块，用于响应于所述第一输入，对所述至少一个形象块的渲染系数进行调整，得到所述至少一个形象块的更新渲染系数；

更新模块，用于基于所述至少一个形象块的更新渲染系数，对所述第二三维虚拟形象进行更新，得到第三三维虚拟形象。

18.根据权利要求11至15中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括：

第二输出模块，用于输出虚拟形象局部区域形状的形状集，所述形状集中每个虚拟形象局部区域形状包括至少一个形象块，且预先存储有每个虚拟形象局部区域形状的形象块的渲染系数；

第二接收模块，用于接收第二输入，所述第二输入用于在所述形状集中选择多个虚拟形象局部区域形状；

第二响应模块，用于响应于所述第二输入，基于所述多个虚拟形象局部区域形状的形象块的渲染系数，生成第四三维虚拟形象。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述装置还包括：

第三输出模块，用于输出所述第二三维虚拟形象；

第三接收模块，用于接收第三输入，所述第二输入用于在所述形状集中选择至少一个虚拟形象局部区域形状，以及在所述第二三维虚拟形象中选择至少一个虚拟形象局部区域形状；

第三响应模块，用于响应于所述第三输入，将在所述第二三维虚拟形象中选择的至少一个虚拟形象局部区域形状替换为：在所述形状集中选择的至少一个虚拟形象局部区域形状。

20.根据权利要求11至15中任一项所述的装置，其中，所述目标对象包括：人脸。

21.一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-10中任一项所述的方法。

22.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

23.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

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