KR19980084422A

KR19980084422A - 얼굴모델과 템플리트모델을 이용한 3차원 캐릭터생성방법

Info

Publication number: KR19980084422A
Application number: KR1019970020214A
Authority: KR
Inventors: 김성범
Original assignee: 배순훈; 대우전자 주식회사
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-05

Abstract

본 발명은 3차원 캐릭터 디자인기술에 있어서, 특정 얼굴모델과 템플리트 모델을 병합하여(Merging) 3차원 캐릭터를 생성하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 운용자로부터 병합이 요구되면, 얼굴모델에 대한 3차원 거리데이타를 획득하고, 획득된 거리데이타를 이용하여 해당되는 3차원 메쉬모델을 구하는 단계;사전에 저장된 소정의 템플리트 모델의 3차원 메쉬모델을 구하는 단계; 얼굴모델과 템플리트 모델의 해당 메쉬모델간에 유사척도를 정의하고, 정의된 유사척도를 극대화하여 해당 메쉬모델간의 회전변환(R) 및 이동변환(T)을 검출하는 단계; 검출된 회전변환(R) 및 이동변환(T)을 이용하여 해당 메쉬모델간의 매핑처리를 하는 단계; 매핑처리결과를 소정의 얼굴모델과 소정의 템플리트 모델을 병합한 3차원 캐릭터로 생성하는 단계를 포함하여 수행된다.

Description

얼굴모델과 템플리트모델을 이용한 3차원 캐릭터생성방법

본 발명은 3차원 캐릭터(Character) 디자인기술에 관한 것으로서, 특히, 얼굴모델(Face Model)과 템플리트모델(Template Model)을 이용한 3차원 캐릭터를 생성하는 방법에 관한 것이다.

컴퓨터시스템을 이용한 그래픽디자인 기술의 적용범위가 넓어지면서 사용자의 요구 또한 다양해지고 있는 추세이다. 3차원 캐릭터 디자인기술은 이러한 추세의 한 산물로서, 해당 캐릭터에 입체감을 주어 현실감을 느낄 수 있다는 특징으로 현재 그 응용기술이나 효율적인 캐릭터생성 기법 등 다양한 연구가 진행중이다.

본 발명은 3차원 캐릭터 디자인기술에 있어서, 특정 얼굴모델과 템플리트 모델을 병합하여(Merging) 3차원 캐릭터를 생성하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3차원 캐릭터 생성방법은, 소정의 얼굴모델과 소정의 템플리트 모델을 병합한 3차원 캐릭터를 생성할 수 있는 방법에 있어서, 운용자로부터 병합이 요구되면, 얼굴모델에 대한 3차원 거리데이타를 획득하고, 획득된 거리데이타를 이용하여 해당되는 3차원 메쉬모델을 구하는 단계;사전에 저장된 소정의 템플리트 모델의 3차원 메쉬모델을 구하는 단계; 얼굴모델과 템플리트 모델의 해당 메쉬모델간에 유사척도를 정의하고, 정의된 유사척도를 극대화하여 해당 메쉬모델간의 회전변환(R) 및 이동변환(T)을 검출하는 단계; 검출된 회전변환(R) 및 이동변환(T)을 이용하여 해당 메쉬모델간의 매핑처리를 하는 단계; 매핑처리결과를 소정의 얼굴모델과 소정의 템플리트 모델을 병합한 3차원 캐릭터로 생성하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 캐릭터 생성방법을 수행하기 위한 시스템 블럭도

도 2는 본 발명에 따른 3차원 캐릭터 생성방법에 대한 흐름도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100:명령인가부110:제어부

120:얼굴모델 획득부130:템플리트모델 저장부

140:캐릭터 생성부

본 발명의 상술한 목적 및 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 3차원 캐릭터 생성방법을 수행하기 위한 시스템 블록도로서, 운용자의 명령을 인가하기 위한 명령인가부(100), 소정의 얼굴모델을 스캐닝하여 해당되는 3차원 거리데이타를 출력하는 얼굴모델 획득부(120), 다수의 템플리트(Template) 모델의 3차원 거리데이타를 저장하고 있는 템플리트 모델 저장부(130), 명령인가부(100)로부터 얼굴모델과 소정의 템플리트 모델간의 병합(Merge)이 요구되면 얼굴모델 획득부(120)와 템플리트 모델 저장부(130)를 제어하여 원하는 얼굴모델과 템플리트 모델이 병합된 3차원 캐릭터를 생성하는 제어부(110), 제어부(110)로부터 전송되는 디지탈 형태의 3차원 캐릭터정보를 영상신호의 형태로 생성하여 출력하는 캐릭터 생성부(140)로 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 3차원 캐릭터 생성방법의 흐름도이다.

그러면 도 1을 참조하여 도 2에 도시된 본 발명에 따른 3차원 캐릭터 생성방법에 대한 동작을 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 제 201 단계에서 명령인가부(100)를 통해 얼굴모델과 소정의 템플리트 모델에 대한 병합이 요구되면, 제어부(110)는 제 202 단계로 진행되어 얼굴모델 획득부(120)를 제어하여 원하는 얼굴모델에 대한 3차원 메쉬(Mesh)모델들을 수집한다. 즉, 제어부(110)는 명령인가부(100)로부터 상술한 병합 요구신호가 전송되면, 얼굴모델 획득부(120)를 제어한다. 이에 따라 얼굴모델 획득부(120)는 해당 얼굴모델을 스캐닝하여 새로운 3차원 거리데이타(또는 얼굴의 깊이정보)를 획득하거나 사전에 저장되어 있는 얼굴모델의 거리데이타를 제어부(110)로 전송한다. 제어부(110)는 얼굴모델에 대한 거리데이타가 전송되면, 해당되는 3차원 메쉬모델을 구한다. 여기서 3차원 메쉬모델을 구하는 것은 정보량를 감소시키기 위한 것으로 기존의 방식을 이용한다.

얼굴모델에 대한 3차원 메쉬모델을 모두 구하면, 제어부(110)는 제 203 단계로 진행되어 템플리트 모델 저장부(130)를 제어하여 소정의 템플리트 모델의 3차원 메쉬모델들을 구한다. 즉, 템플리트 모델은 사전에 저장된 여러 가지 형태의 기본 모델들로서, 템플리트 모델에 대한 거리데이타가 템플리트 모델별로 저장부(130)에 저장되어 있으므로 제어부(110)는 명령인가부(100)로부터 인가된 템플리트 모델에 대한 선택정보 분석결과에 의해 해당 템플리트 모델의 거리데이타를 저장부(130)로부터 읽어와 상술한 얼굴모델에서와 같이 3차원 메쉬모델을 구한다. 이 때, 템플리트 모델에 대한 3차원 메쉬모델을 저장부(130)에 미리 저장한 형태로 구현할 수도 있다.

그리고 제 204 단계로 진행되어 수집된 2모델의 3차원 메쉬모델들간의 회전변환(Rotate Transform, R)과 이동변환(Transfer Transform, T)을 구한다. 이는 얼굴모델과 템플리트 모델이 겹치는 부분이 자연스럽게 연결되도록 하기 위한 것이다. 회전변환(R)과 이동변환(T)을 구하기 위해 제어부(110)는 먼저 2장의 메쉬모델을 구성하는 삼각형들중에 대응하는 쌍들을 찾는다. 대응하는 쌍은 각 메쉬모델내에 구비되는 각 삼각형의 중점 간의 거리가 최소가 되는 삼각형을 찾는 방식으로 구현된다.

각각 최소거리에 존재하는 삼각형들의 쌍이 찾아진 후에 하기 수식 1과 같은 유사척도(Similarity measure)를 정의하고, 이를 극대화하여 회전변환(R)과 이동변환(T)을 구한다. 여기서 극대화는 m이 1에 가장 근사한 값을 갖는 지점으로, m에 대한 구배(Gradient)정보를 구하여 상술한 극대화지점을 검출하는 방식으로 이루어진다.

[수식 1]

수식 1에서는 템플리트 모델의 해당 메쉬모델에서 검출된 삼각형의 법선벡터이고,는 이에 대응되는 얼굴 모델의 메쉬모델에서 검출된 삼각형의 법선벡터를 나타내고, R은 회전변환 변수이고, T는 이동변환 변수이다. 여기서 법선벡터는 삼각형의 표면 노말(Surface Normal)로서, A, B, C의 꼭지점이 주어졌을 때, 벡터 AB와 벡터 AC의 벡터곱을 정규화함으로써 구할 수 있다. 그리고 m이 가장 1에 근사한 값을 가질 때 설정된 회전변환 및 이동변환의 값이 검출된다.

회전 변환 및 이동변환값이 검출되면, 제 205 단계로 진행되어 제어부(110)는 검출된 R 및 T값을 이용하여 템플리트 모델과 얼굴모델을 매핑(Mapping)한다. 즉 얼굴모델과 겹칠 템플리트 모델의 데이터를 상술한 R 및 T에 의해 변형시켜서 얼굴모델 획득부(120)에서 획득된 얼굴모델에 가깝도록 만든다.

이와 같은 매핑이 완료되면, 제 206 단계로 진행되어 매핑된 3차원 캐릭터 데이터를 이용하여 영상신호 형태의 3차원 캐릭터를 생성한다. 즉, 제어부(110)에서 매핑에 의해 얻어진 디지탈 데이터를 캐릭터 생성부(140)로 전송하면, 캐릭터 생성부(140)에서 해당되는 3차원 캐릭터를 생성한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 소정의 얼굴모델과 소정의 템플리트 모델을 병합한 새로운 3차원 캐릭터의 생성을 가능하게 함으로써, 영화나 게임과 같은 것을 즐길 때 출연자의 얼굴모델을 원하는 얼굴모델이나 본인의 얼굴모델로의 변경이 가능하도록하여 운용자의 참여도를 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 얼굴모델과 템플리트 모델간의 병합시 메쉬모델간의 유사척도(Similarity Measure) m을 정의하고 이를 극대화하여 검출된 회전변환(R)과 이동변환(T)값을 이용함으로써, 얼굴모델과 템플리트 모델의 겹치는 부분을 좀더 자연스럽게 연결시킨 3차원 캐릭터를 생성할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 상술한 실시예로서 설명되었으나 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의하여 정하여져야 한다.

Claims

소정의 얼굴모델과 소정의 템플리트 모델을 병합한 3차원 캐릭터를 생성할 수 있는 방법에 있어서,

운용자로부터 상기 병합이 요구되면, 상기 얼굴모델에 대한 3차원 거리데이타를 획득하고, 획득된 거리데이타를 이용하여 해당되는 3차원 메쉬모델을 구하는 단계;

사전에 저장된 상기 소정의 템플리트 모델의 3차원 메쉬모델을 구하는 단계;

상기 얼굴모델과 템플리트 모델의 해당 메쉬모델간에 유사척도를 정의하고, 정의된 유사척도를 극대화하여 해당 메쉬모델간의 회전변환(R) 및 이동변환(T)을 검출하는 단계;

상기 검출된 회전변환(R) 및 이동변환(T)을 이용하여 상기 해당 메쉬모델간의 매핑처리를 하는 단계;

상기 매핑처리결과를 상기 소정의 얼굴모델과 소정의 템플리트 모델을 병합한 3차원 캐릭터로 생성하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 캐릭터 생성방법.
제 1 항에 있어서,

상기 회전변환 및 이동변환을 검출하는 단계는, 상기 해당 메쉬모델을 구성하는 삼각형들 중에서 대응하는 쌍을 검출하는 단계; 검출단계에서 검출된 대응하는 쌍의 법선벡터를 각각 구하는 단계; 구해진 법선벡터들을 이용하여 하기 식과 같이 유사척도 m을 정의하는 단계; 상기 정의된 m을 극대화하여 상기 회전변환(R) 및 이동변환(T)을 검출하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 캐릭터 생성방법.