專利名稱：基于部件庫的真實感虛擬化身模型的交互式生成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于部件庫的真實感虛擬化身模型的交互式生成方法，屬于 虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality, VR)以及網(wǎng)絡游戲技術領域。
背景技術：
虛擬環(huán)境是一項涉及計算機圖形學、圖像處理、人機交互、人工智能等多個 學科的綜合技術。為了提高真實性，許多虛擬環(huán)境增加了表示用戶的虛擬化身 (Avatar),通過它與環(huán)境以及環(huán)境中的其他用戶進行交互。虛擬化身決定了最 終用戶直接接受的信息和感受，允許用戶將自己的人臉圖片映射到對其化身模型 的臉部網(wǎng)格上，可更進一步體現(xiàn)虛擬環(huán)境中化身模型的真實感。目前化身模型的 表示方法有棒模型、體模型、表面模型和多層模型等。其中表面模型，尤其多邊 形網(wǎng)格，由于計算簡單、表達能力強，是主流的表示方法和業(yè)界的事實標準。
建立人體表面模型的算法大致可以劃分為創(chuàng)作型、捕獲型、插值型、擬合型 和參數(shù)化方法共5大類。創(chuàng)作型方法需要使用者具有較高的藝術天分和熟練的軟 件使用技巧，創(chuàng)作模型的過程也比較復雜，需要較長的時間和精力。捕獲型方法 需要昂貴的硬件設備，生成的模型不具備支持動畫的骨架信息。參數(shù)化方法依賴 使用者的設計能力和大量參考模型支撐。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出了一種基于部件庫的真實感虛擬化身模型的交互式 生成方法，該方法簡單、操作方便，充分利用現(xiàn)有的部件庫，創(chuàng)新性地實現(xiàn)了虛 擬環(huán)境中具有真實感人臉紋理的虛擬化身交互式生成，極大地提高了用戶交互的
可能性，有利于在后續(xù)虛擬環(huán)境中增加娛樂元素的可行性，有著顯著經(jīng)濟和社會 效益。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術措施基于部件庫的真實感虛擬化 身模型的交互式生成方法，其特征在于包括下列步驟-第一步、基于部件庫生成虛擬化身模型a、 根據(jù)用戶所指定的性別、身高、年齡在部件庫中檢索與之匹配的骨骼模 型；如沒有可精確配準的模型，則給出與之最近似的模型；
b、 再根據(jù)用戶對發(fā)型、衣服、裝備的喜好，基于部件庫生成對應的外層蒙 皮模型；
c、 外層蒙皮模型與骨骼模型疊加后創(chuàng)建具有真實感特征的虛擬化身模型， 作為人臉照片紋理映射的參考模型；
第二步、具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型的制作流程
a、 在圖片編輯器中按次序進行交互式選擇人臉照片上的左右眼、鼻子、嘴 巴、下巴、左右耳朵特征點的行列號(i,j)坐標；
b、 在模型編輯器中依次標出虛擬化身模型所對應人臉幾何特征點坐標 (x,y，z)，并將其保存下來；
c、 采用最小二乘法原理，將圖片特征點的象素值與虛擬化身模型的特征點 對應起來，再將人臉照片映射到虛擬化身模型上，即生成具有真實感人臉紋理的 虛擬化身模型。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果
第一、充分利用現(xiàn)有部件庫數(shù)據(jù)創(chuàng)建虛擬化身模型，可節(jié)省大量的時間和資 源，大大提高虛擬環(huán)境中真實感化身骨骼模型的創(chuàng)建效率；
第二、基于臉部特征點將人臉照片映射到對應化身模型的幾何網(wǎng)格上，增加 了虛擬環(huán)境中化身模型的臉部真實性，有利于后續(xù)展開多用戶間聊天、娛樂等活 動，改善了虛擬環(huán)境的交互性和沉浸感特征；交互式即不是固定的，用戶可以根 據(jù)自己的意愿來選擇自己喜歡的，交互式選擇是用戶選擇照片上對應特征點的像 素位置。
本發(fā)明在現(xiàn)有的技術方案基礎上，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，可節(jié)省大量的時間和 資源。通過交互式定制化身模型的臉部紋理，不用改變模型幾何數(shù)據(jù)就可以增加 化身模型的真實感，為后續(xù)虛擬環(huán)境中開展多用戶間的共同活動增加了沉浸感特 征。而基于部件庫的虛擬化身模型生成方法，既不需要昂貴軟、硬件支持，也不 需要對使用者進行長期培訓，即可生成具有真實感特征的虛擬化身模型，只需給 定人臉照片，就能將創(chuàng)建具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型。


圖1是本發(fā)明實施例基于部件庫生成虛擬化身模型的流程示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型的制作流程示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
圖1中標記的說明1.1-部件庫、1.2-性別、1.3-身高、1.4-年齡、1.5-骨骼模型、1.6-發(fā)型、1.7-衣服、1.8-裝備、1.9-外層蒙皮模型、1.10-虛擬化 身模型。
圖2中標記的說明2. l-人臉照片、2. 2-人臉特征點、2. 3-人臉幾何特征點、 2. 4-具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型。
本發(fā)明實施例共分兩個部分，即基于性別、身高、年齡與發(fā)型、衣服以及裝 備參數(shù)生成具有真實感特征的虛擬化身模型模型；用戶交互式選定自己的人臉照 片上的特征點，創(chuàng)建具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型。它包括下列步驟
第一步、基于部件庫生成虛擬化身模型
a、 如圖1所示，根據(jù)用戶所指定的性別1.2、身高1.3、年齡1.4在部件庫 1.1中檢索與之匹配的骨骼模型1.5;如沒有可精確配準的模型，則給出與之最 近似的模型；
b、 再根據(jù)用戶對發(fā)型1.6、衣服1.7、裝備1.8 (如眼睛、手表等)的喜好， 基于部件庫1. 1生成對應的外層蒙皮模型1. 9;
c、 外層蒙皮模型1.9與骨骼模型1.5疊加后即可創(chuàng)建具有真實感特征的虛 擬化身模型1.10，作為人臉照片紋理映射的參考模型。
第二步、具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型的制作流程
a、 在圖片編輯器中依次選擇人臉照片2. I上的左右眼、鼻子、嘴巴、下巴、 左右耳朵特征點2.2的行列號(i，j)坐標；
b、 在模型編輯器中依次標出虛擬化身模型1. 10所對應人臉幾何特征點2. 3 坐標(x,y，z)，并將其保存下來；
c、 采用最小二乘法原理，將指定圖片特征點的象素值與虛擬化身模型1. 10的特征點對應起來，再將人臉照片2. l映射到虛擬化身模型l. 10上，即可生成 具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型2. 4，可輔助虛擬環(huán)境中后續(xù)相關活動的開 展。
與其他人體模型創(chuàng)建方法相比，本發(fā)明實施例基于部件庫中已有的大量數(shù)據(jù) 資源，允許用戶交互式指定自己的性別、身高、年齡與發(fā)型、衣服，根據(jù)自身的 愛好選擇相關裝備(如手表、眼鏡)參數(shù)，即可生成具有真實感特征的虛擬化身 模型，只需給定人臉照片，就能將創(chuàng)建具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型?？?充分滿足具有娛樂、交互性虛擬環(huán)境對真實感化身骨骼模型的創(chuàng)建需求。
本說明書中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實 施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的 一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之 處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
權利要求
1、基于部件庫的真實感虛擬化身模型的交互式生成方法，其特征在于包括下列步驟第一步、基于部件庫生成虛擬化身模型a、根據(jù)用戶所指定的性別、身高、年齡在部件庫中檢索與之匹配的骨骼模型；如沒有可精確配準的模型，則給出與之最近似的模型；b、再根據(jù)用戶對發(fā)型、衣服、裝備的喜好，基于部件庫生成對應的外層蒙皮模型；c、外層蒙皮模型與骨骼模型疊加后創(chuàng)建具有真實感特征的虛擬化身模型，作為人臉照片紋理映射的參考模型；第二步、具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型的制作流程a、在圖片編輯器中按次序進行交互式選擇人臉照片上的左右眼、鼻子、嘴巴、下巴、左右耳朵特征點的行列號(i，j)坐標；b、在模型編輯器中依次標出虛擬化身模型所對應人臉幾何特征點坐標(x，y，z)，并將其保存下來；c、采用最小二乘法原理，將指定圖片特征點的象素值與化身模型的特征點對應起來，再將人臉照片映射到化身模型上，即生成具有真實感人臉紋理的虛擬化身模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種基于部件庫的真實感虛擬化身模型的交互式生成方法，其步驟為(1)根據(jù)用戶所指定的性別、身高、年齡參數(shù)以及發(fā)型、衣服與裝備參數(shù)，基于部件庫分別生成對應的骨骼與外層蒙皮模型，疊加創(chuàng)建具有真實感特征的虛擬化身模型。(2)交互式選擇人臉照片上左右眼、鼻子、嘴巴、下巴、左右耳特征點，采用紋理映射技術，將照片映射到化身模型的臉部網(wǎng)格上，從而生成具有真實感虛擬化身模型。本發(fā)明在現(xiàn)有的技術方案基礎上，充分利用現(xiàn)有部件庫數(shù)據(jù)，可節(jié)省大量的時間和資源。通過交互式定制化身模型的臉部紋理，可以不用改變模型的幾何數(shù)據(jù)就可以增加化身模型的真實感，為后續(xù)虛擬環(huán)境中開展多用戶間的共同活動增加了沉浸感特征。
文檔編號G06T15/00GK101620741SQ200910164878
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權日2009年4月13日
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