JP2002251636A - 輪郭図形モデルからスケルトンモデルを得る方法 - Google Patents

輪郭図形モデルからスケルトンモデルを得る方法

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JP2002251636A
JP2002251636A JP2001049002A JP2001049002A JP2002251636A JP 2002251636 A JP2002251636 A JP 2002251636A JP 2001049002 A JP2001049002 A JP 2001049002A JP 2001049002 A JP2001049002 A JP 2001049002A JP 2002251636 A JP2002251636 A JP 2002251636A
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Norihiro Aoyanagi
範宏 青柳
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Taito Corp
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Taito Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】手書きの輪郭図形からスケルトンモデルを得る
方法を提供する。 【解決手段】手書きの輪郭図形の輪郭上に点列Siを定め
て輪郭図形を多角形図形として再定義し、その多角形図
形をドローネ三角形に分割し、それぞれの三角形の外心
をノードとする1次スケルトンモデルを得、ノードを逐
次減数して所望のスケルトンモデルを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アニメ画像を創生
する過程で用い得るスケルトンモデルを得る方法、特
に、二次元画像として描かれた画像をアニメ化する際に
その画像からアニメ化に必要なスケルトンモデルを創生
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、画像情報の分野では大量のアニメ
ーション画像が製作され、供給されている。このアニメ
ション画像を作成する方法は多種あるが、その一つとし
て採用するキャラクタのスケルトンモデルを利用する方
法がある。然しながら、従来公知のスケルトンモデルを
得るための手法は、高度の熟練と多大の人手を要し、コ
ストが嵩むと言う問題があった。手書きの線描画、劇画
やデザイン画、小説などの挿し絵その他の絵画、写真な
どに示されたキャラクタを簡単にアニメ化することがで
きれば極めて好都合であるが、そのような技術は提案さ
れていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、各種の画像、望ましくは手書きの線描画などとし
て示されたキャラクタ等を簡単にアニメ化する方法を提
供する方法を提案することにある。更に具体的に言え
ば、本発明はアニメ化すべき画像の輪郭図形モデルか
ら、アニメ化に必要なスケルトンモデルを抽出する方法
を提案するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の問題は、下記のス
テップaないしe、即ち、 a) アニメ化する画像の輪郭図形モデルの輪郭線上に多
数の点列、 {Si}(i=1、2、3……n) を定め、それらの各点を順次連結する辺によって描かれ
る多角図形により輪郭図形モデルを再定義するステッ
プ。 b) 上記輪郭図形モデルを形成する多角図形を多数のド
ローネ三角形 {Tj}(j=1、2、3……m) (本明細書においては、単に三角形と言うものとする)
に分割するステップ。 c) 各三角形Tjの外心Pj(本明細書においては、この点
をノードと言うものとし、一つのノードを得た元の三角
形をそのノードの親三角形と言うものとする。)を求
め、相接する親三角形から得られたノードを順次結び
(本明細書においては、このノードを結ぶ線分をエッジ
と言うものとする)、一次スケルトンモデルを得るステ
ップ。 d) 一次スケルトンモデルの全長に渡って、それぞれ連
続する三つのノードPi-1、Pi及びPi+1 について、それ
ぞれ両端部のノードを結ぶ線分Pi-1 Pi+1と中間のノー
ドPi の距離dSiを計算し、総てのdSi中最小の値dSmin
を示したノードPjを取り除き、ノードPj-1及びPj+1を直
接に結び、ノードを減数して、2次スケルトンモデルを
得るステップ。 e) ノード数が予め定めた予定値になるまで, 上記ノー
ド減数ステップを繰り返し実行し、逐次、3次、4次、
…n次スケルトンモデルを形成し、最終的に所望のノー
ド数nを有するスケルトンモデルを得るステップ。から
成ることを特徴とする、一つの閉曲線から成る輪郭図形
モデルを動画化するため必要なスケルトンモデルを得る
方法によって達成される。
【0005】又、元の輪郭図形モデルの形状がやや複雑
で、輪郭図形モデルを形成する多角図形を多数のドロー
ネ三角形に分割する際、三辺の総てにおいて他の三角形
と隣接する分岐部三角形が少なくとも一つ形成され、こ
れによりスケルトンの分岐が発生し、それぞれの分岐線
の端末のノード(本明細書においては、端ノードと言う
ものとする)の親三角形がその一辺のみで他の三角形と
隣接することとなる場合においては、以下のステップ、
即ち、「総ての端ノードの中から選ばれる二つの端ノー
ドの組み合わせの総てに就いて、それぞれの端ノードを
結ぶスケルトンに含まれる総てのノードの親三角形の面
積の合計を算出し、その面積が最大となるもののスケル
トンをメインスケルトンと定めるステップ」が実行さ
れ、メインスケルトンが定められる。
【0006】又、望ましい実施例においては、一次スケ
ルトンモデルが得られた段階において、各親三角形の頂
点は、それぞれその三角形のノードにリンクされ、ノー
ドが順次取り除かれる場合には、取り除かれたノードに
リンクしていた親三角形の頂点は、取り除かれたノード
の両側に隣接していたノードに配分されリンクされる。
そのため、少なくとも、最終段階で得られるn次スケル
トンモデルについては、輪郭図形モデル上の点列、 {Si}(i=1、2、3……n) の総ての点が、残された各ノードに配分、リンクされる
ことになる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施例
に就いて説明する。図1は、本発明の一実施例における
アニメ化の各ステップを示す説明図、図2は他の実施例
におけるメインスケルトン抽出方法を示す説明図、図3
は本発明方法におけるノードの減数整理方法を示す説明
図である。図1−aにおいて、1は、手書きの輪郭線図
で示されたキャラクターの輪郭図形モデルであり、今は
このキャラクターのアニメ化が求められている。図1−
bにおいては、前記の輪郭図形モデル1の輪郭線上に、
多数の点列、 {Si}(i=1、2、3……n) が定められ、それらの各点を順次連結する辺によって描
かれる多角図形により再定義された輪郭図形モデル2が
示されている。
【0008】又、図1−b 及び図1−cには、これら
の点Siを利用して、この輪郭図形モデル2を形成する多
角図形を、多数のドローネ三角形 {Tj}(j=1、2、3……m) (本明細書においては、単に三角形と言うものとする)
に分割した状態が示されている。これらの三角形Tjの多
くは、その2辺で他の三角形に隣接しているが、一辺の
みで他の三角形に接している端部三角形TA、TB TC
びTD と、3辺でそれぞれ他の三角形に接している分岐
部三角形TP及びTQとが示されている。
【0009】図1−cにおいては、ノードとなる各三角
形の外心と、それらを順次結ぶエッジからなる1次スケ
ルトンモデルが示されている。この1次スケルトンモデ
ルは、上記に端部三角形TA、TB TC及びTD に対応す
る端ノードA、B、C及びDと、分岐部三角形TP及びTQ
に対応する分岐ノードP及びQを有する。
【0010】この一次スケルトンモデルは極めて多数の
ノードを有するので、例えば擬人的な骨格を有するキャ
ラクターのアニメ画像に用いることが困難である。この
ため、一次スケルトンモデルの特徴を抽出し、適切な数
のノード及びエッジから成るスケルトンモデルに変換す
る必要がある。又、分岐ノードP及びQから分岐するス
ケルトンの何れを採用するのかについても合理的に選択
する必要がある。然しながら、これらに就いては何れも
後に説明することとし、ここでは輪郭図形のドローネ分
割と、各ノードと輪郭点Siとのリンクに就いて説明す
る。
【0011】ドローネ三角分割の方法は一義的に定めら
れるものでなく無限に多様な分割が可能であ利、又どの
ような分割方法によっても、最終的には略同一の解が得
られる。又、分割が巧く行けば、総てのノードは親三角
形の内部に位置し、分割方法の如何に依らず略同一の一
次スケルトンが得られる。
【0012】図1−d及び図1−eにはそれぞれ前述の
図1−b及び図1−cに示したものとは異なったドロー
ネ三角分割が示されている。図1−dには4個の端部三
角形TA、TB、TC及びTDとそれらの端ノードA、B、C及
びD、並びに2個の分岐部三角形TP及びTQとそれらによ
る分岐点P及びQが示されている。又ここには、多数の
エッジの連鎖からなる5本のスケルトンAM、MD、MN、NB
及びNCが示されている。そしてこれらのスケルトンのう
ちから、このキャラクターの主体を表わし、その動作を
支配的に表現するメインスケルトンを抽出する。
【0013】このため、2個の端ノードのあらゆる組み
合わせについて、一方の端ノードから他の一方の端ノー
ドに至るスケルトンの連鎖ルートを考え、それらの各ル
ートに属するノードの親三角形の面積の総和を計算、比
較し、その合計面積又は各連鎖ルートの合計距離が最大
のルートを通るスケルトンをメインスケルトンとするも
のである。本実施例においては、計算をするまでもな
く、図から直ちにルートAMNCを通るスケルトンがメイン
スケルトンとなることが知られる。
【0014】図1−eには、前述のものとは異なったド
ローネ三角形分割により得られたメインスケルトン5が
示されている。このメインスケルトンは部分的なスケル
トン51、52及び53から成る。図2は、更に複雑な輪郭図
形におけるメインスケルトンの抽出方法が示されてい
る。図2においては、5個の端ノードA、B、C、D及
びEと、3個の分岐部ノードP、Q及びRが示されてい
る。図2−aにはルートAPBのスケルトンに属する三角
形が網掛けで示されており、以下同様に、図2−bには
ルートAPBの、図2−cにはルートAPQCの、図2−dに
はルートAPQDの、図2−eにはルートBPQCの、図2−f
にはルートBPQRDの、図2−gにはルートBPQREの、図2
−hにはルートCQRDの、図2−iにはルートCQREの、図
2−jにはルートDREのスケルトンに属する三角形が網
掛けで示されている。これらの三角形の面積計算結果か
ら、図2−dに示したルートAPQDに沿うスケルトンがメ
インスケルトンに適合することが判明する。
【0015】次に、輪郭線上の点Siを、このメインスケ
ルトンの各ノードに適宜にリンクさせる。メインスケル
トンに属するノードの親三角形の頂点は対応するノード
にリンクされ、これにより各点Siは少なくとも2個のノ
ードにリンクされることとなり、そのノードに結合され
たエッジの動きに応じて動かされるようになる。
【0016】次に、ノードの減数処理に就いて説明す
る。図1に示されたスケルトンは多数のノードとエッジ
から成るため、ワームのような運動をさせるには都合が
良いが、擬人的キャラクターを表現するには不都合が多
い。このため、このスケルトンのノードとエッジの数を
3ないし5程度に減少させることが必要である。但し、
その選択は当該キャラクターのアニメ表現に適切なもの
でなければならない。上記の如くして得られたスケルト
ンを1次スケルトンとし、これから以下に述べる方法に
より、順次ノードとエッジを1個ずつ減少させたスケル
トンをそれぞれ2次スケルトン、3次スケルトン……n
次スケルトンと呼ぶこととする。
【0017】図3には、上記の如くして得られたスケル
トンモデルのノードとエッジを整理する方法が具体的に
示されているが、その原理は、1次スケルトンモデルの
全長に渡って、それぞれ連続する三つのノードPi-1、Pi
及びPi+1 について、それぞれ両端部のノードを結ぶ線
分Pi-1 Pi+1と中間のノードPi の距離dSiを計算し、総
てのdSi中最小の値dSjを示したノードPjを取り除き、ノ
ードPj-1及びPj+1を直接に結び、新しいエッジPj-1Pj+1
を得る。と言うものである。
【0018】図3−aには、8個のノードP1 乃至 P8
と、ノードP4(=Pi-1)及びP6 (=Pi+1)を結ぶ線分P
4P6 及びその線分とノードP5(=Pi)、の距離dS4(=d
Si) が示されている。これらの中から、連続する3個の
ノードの総て、即ち、(P1、P2、P3)、(P2、P3
P4)、…(P6、P7、P8)について、それぞれ両端のノー
ドを結ぶ線分と中間のノードとの距離を求め、その距離
の最小値に対応するノードを削除するものである。
【0019】図3−aに示されているように、この1次
スケルトンモデルにおいては、i=4のノード、即ちノー
ドP4と、その両端のノードを結ぶ線分との距離が最小と
なるので、ノードP4が削除され、その両側のノードP3
P5を結ぶ線分が新たなエッジとされ、これにより図3−
cに示されたような2次スケルトンモデルが得られ、更
に以下同様にしてノードP2、P3及びP7が順次削除され、
これにより最終的に図3−dに示されているように所望
の数をノードとエッジから成る5次スケルトンモデルが
得られる。而して、元の輪郭図形上の点{Si}(i=1,2,
3,~~n)の総てはこの5次スケルトンモデルのノードにリ
ンクされる。
【0020】
【発明の効果】本発明は叙情の如く構成されるから、本
発明によるときは、特別な熟練を要することなく、手書
きの輪郭図形等からアニメ化に必要なスケルトンモデル
を簡単に作成し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスケルトンモデルを創生する方法
を示す説明図である。
【図2】図1に示された方法を実行する際必要な、メイ
ンスケルトンモデルの決定方法を示す説明図である。
【図3】図1に示された方法を実行する際必要な、ノー
ド及びエッジの減数方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1 手書きの輪郭図形 2、3、4、5、6 点列Piにより再定義された輪郭図形

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記のステップaないしeから成ることを特
    徴とする、一つの閉曲線から成る輪郭図形モデルを動画
    化するため必要なスケルトンモデルを得る方法。 a) 輪郭図形モデルの輪郭線上に多数の点列 {Si}(i=1、2、3……n) を定め、それらの各点を順次連結する辺によって描かれ
    る多角図形により輪郭図形モデルを再定義するステッ
    プ。 b) 上記輪郭図形モデルを形成する多角図形を多数のド
    ローネ三角形 {Tj}(j=1、2、3……m) に分割するステップ。 c) 各三角形Tjの外心Pjを求め、これをノードとして、
    相接する親三角形から得られたノードを順次結び、一次
    スケルトンモデルを得るステップ。 d) 一次スケルトンモデルの全長に渡って、それぞれ連
    続する三つのノードPi-1、Pi及びPi+1 について、それ
    ぞれ両端部のノードを結ぶ線分Pi-1 Pi+1と中間のノー
    ドPi の距離dSiを計算し、総てのdSi中最小の値dSmin
    を示したノードPjを取り除き、ノードPj-1及びPj+1を直
    接に結び、ノードを減数して、2次スケルトンモデルを
    得るステップ。 e) ノード数が予め定めた予定値になるまで, 上記ノー
    ド減数ステップを繰り返し実行し、逐次、3次、4次…
    …n次スケルトンモデルを形成し、最終的に所望のノー
    ド数nを有するスケルトンモデルを得るステップ。
  2. 【請求項2】輪郭図形モデルを形成する多角図形を多数
    のドローネ三角形に分割する際、三辺の総てにおいて他
    の三角形と隣接する分岐部三角形が少なくとも一つ形成
    され、これによりスケルトンの分岐が発生し、それぞれ
    の分岐線の端末に位置する端ノードの親三角形がその一
    辺のみで他の三角形と隣接することとなる場合におい
    て、 総ての端ノードの中から選ばれる二つの端ノードの組み
    合わせの総てに就いて、それぞれの端ノードをスケルト
    ンに含まれる総てのノードの親三角形の面積の合計を算
    出し、その面積が最大となるもののスケルトンをメイン
    スケルトンと定めるステップを含むことを特徴とする、
    請求項1に記載のスケルトンモデルを得る方法。
  3. 【請求項3】少なくとも、最終段階で得られるn次スケ
    ルトンモデルについて、輪郭図形モデル上の点列、 {Si}(i=1、2、3……n) の総ての点を、各ノードに配分、リンクするステップを
    含む、請求項1又は2に記載のスケルトンモデルを得る
    方法。
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