一种3D人体模型动画逻辑化导入过程及方法技术

本发明专利技术公开了一种3D人体模型动画逻辑化导入过程及方法，包括以下步骤：A.获取人体3D模型数据文件中的四肢及躯干的点集及点集的中心线；B．确定四肢或躯干所要做的动作，并将该动作分解为四肢或躯干点集的位移距离和旋转角度；C．利用欧拉角原理将步骤B中的旋转角度转化为四肢或躯干点集的中心线旋转欧拉角；D．将步骤B中的位移距离分解为X、Y、Z方向的位移，得到四肢或躯干点集中的点在X、Y、Z方向的坐标改变量以改变四肢或躯干点集中点的坐标。本发明专利技术以3D扫描技术为基础，利于人体3D模型数据的特性，将欧拉角原理引入人体3D模型三维运动控制过程中，其步骤精简，以简单的计算或人工负责就可完成复杂的3D运动控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人体3D模型数据采集及应用领域，特别指一种3D人体模型动画逻辑 化导入过程及方法。
技术介绍
现代科技的飞速发展，及3D扫描、打印等3D数据采集应用等领域的技术突破，给 3D模型数据的应用发展奠定了坚实的基础，人体模型数据属于3D模型数据中的一种，其广 泛应用于服装，动画，人机工程以及医学等领域，是发展人体(人脸）模式识别，特种服装设 计(如航空航天服，潜水服)，人体特殊装备(人体假肢，个性化武器装备)，以及开展人机工 程研究的理想工具；人体3D扫描技术得到完整、精细的人体模型数据，并将其以一定格式 的数据文件存储在计算机等工具中。 人体3D模型数据用于动画及3D游戏领域时，需要控制3D人体模型运动，现有的 游戏动画模型采用人工建模的方式得到3D模型，比如通过3dmax、maya、3dbuilder等软件 得到3D模型，再通过unity3等技术控制3D模型的运动，但是该种技术的适用客体是通过 人工建模得到的3D模型，对于由3D扫描技术得到的真人人体3D模型进行的运动控制技术 在国内尚属空白。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于3D人体扫 描技术得到的真人3D模型数据，并通过该真人人体3D模型数据的四肢及躯干的中心线，继 而实现对真人人体3D模型在三维空间内运动的人体模型动画逻辑化导入过程及方法。 本专利技术采取的技术方案如下：一种3D人体模型动画逻辑化导入过程及方法，包括 以下步骤： A. 获取人体3D模型数据文件中的四肢及躯干的点集及点集的中心线，以便根据四肢 或躯干中心线确定四肢或躯干运动角度，并通过改变四肢或躯干的点集中点的坐标控制四 肢或躯干点集在三维空间内的运动； B. 确定四肢或躯干所要做的动作，并将该动作分解为四肢或躯干点集的位移距离和旋 转角度； C. 利用欧拉角原理将步骤B中的旋转角度转化为四肢或躯干点集的中心线旋转欧拉 角，并通过中心线旋转欧拉角确定四肢或躯干点集中点的坐标变换量，通过坐标变换量改 变四肢或躯干点集中点的坐标实现四肢或躯干的旋转； D. 将步骤B中的位移距离分解为X、Y、Z方向的位移，得到四肢或躯干点集中的点在 X、Y、Z方向的坐标改变量，通过该坐标改变量改变四肢或躯干点集中点的坐标，实现四肢或 躯干的位移。 优选地，所述的步骤C包括： C1.根据步骤B中的旋转角度确定四肢或躯干中心线的开始旋转位置及最终旋转位 置； C2.将步骤Cl中的开始旋转位置与最终旋转位置之间的旋转夹角分解为X、Y、Z方向 的旋转欧拉角； C3.将步骤C2中X、Y、Z方向的旋转欧拉角按顺序依次分隔为多个X、Y、Z方向的子欧 拉角，对应地得到多个X、Y、Z方向的子坐标变换量并记录； C4.在相同的单元执行时间内，以步骤C3中的子欧拉角为刻度逐次旋转四肢或躯干的 中心线，对应地通过子坐标变换量控制四肢或躯干点集内点的坐标逐次变化，直至旋转至 步骤C1中的最终旋转位置，完成四肢或躯干点集的旋转动作。 优选地，所述的步骤D包括： D1.将步骤B中的位移距离分解为X、Y、Z方向的位移，并分别得到X、Y、Z方向的坐标 改变量； D2.控制四肢或躯干点集内点的坐标按照步骤D1中的X、Y、Z方向的坐标改变量进行 改变，完成四肢或躯干的位移动作，并于步骤C4中的旋转动作合并，完成四肢或躯干点集 在三维空间内的运动。 本专利技术的有益效果在于： 进一步，本专利技术在3D扫描技术的基础上进行扩展研发，通过3D扫描技术得到真人人体 3D模型数据，该数据文件的格式为obj，obj文件的储存原理即为将真人人体3D模型放置 在三维坐标系中，并将该真人人体3D模型转化为三维坐标系中的点集的形式得以表示，而 点集中的每个点在三维坐标系中均有其唯一的三维坐标，因此实际上该文件是将真人人体 3D模型转化为带有坐标的点集储存在计算机中，以便后续使用，真人人体3D模型由多个点 形成的点集组成其外部形状结构；本专利技术首先获取扫描得到的真人人体3D模型数据obj文 件；然后，将obj文件中表示人体四肢及躯干的关节点找到，并通过关节点确定四肢或躯干 点集，以及四肢或躯干点集的中心线，确定四肢或躯干的中心线后即可利于欧拉角的原理 将四肢或躯干在三维空间中的运动转换为四肢或躯干点集内的点在三维坐标系中坐标的 变化，从而仅需通过控制四肢或躯干点集中点的坐标即可实现对真人人体3D模型在三维 空间中运动的控制。本专利技术以3D扫描技术为基础，利于人体3D模型数据的特性，将欧拉角 原理引入人体3D模型三维运动控制过程中，其步骤精简，以简单的计算或人工负责即可完 成复杂的3D运动控制。【附图说明】 图1为本专利技术的步骤流程示意图。 图2为本专利技术四肢或躯干点集的中心线在三维空间中的运动示意图。 图3为本专利技术欧拉角计算原理图。 图4为本专利技术将图2中四肢或躯干点集的中心线的运动分解为三维坐标系的Z轴 方向的改变量示意图。图5为本专利技术将图2中四肢或躯干点集的中心线的运动分解为三维坐标系的X轴 及Y轴方向的改变量示意图。【具体实施方式】 下面将结合附图对本专利技术作进一步描述： 如图1至图5所示，本专利技术采取的技术方案如下：一种3D人体模型动画逻辑化导入过 程及方法，包括以下步骤： A. 获取人体3D模型数据文件中的四肢及躯干的点集及点集的中心线，以便根据四肢 或躯干中心线确定四肢或躯干运动角度，并通过改变四肢或躯干的点集中点的坐标控制四 肢或躯干点集在三维空间内的运动； B. 确定四肢或躯干所要做的动作，并将该动作分解为四肢或躯干点集的位移距离和旋 转角度； C. 利用欧拉角原理将步骤B中的旋转角度转化为四肢或躯干点集的中心线旋转欧拉 角，并通过中心线旋转欧拉角确定四肢或躯干点集中点的坐标变换量，通过坐标变换量改 变四肢或躯干点集中点的坐标实现四肢或躯干的旋转； D. 将步骤B中的位移距离分解为X、Y、Z方向的位移，得到四肢或躯干点集中的点在 X、Y、Z方向的坐标改变量，通过该坐标改变量改变四肢或躯干点集中点的坐标，实现四肢或 躯干的位移。 优选地，所述的步骤C包括： C1.根据步骤B中的旋转角度确定四肢或躯干中心线的开始旋转位置及最终旋转位 置； C2.将步骤C1中的开始旋转位置与最终旋转位置之间的旋转夹角分解为X、Y、Z方向 的旋转欧拉角； C3.将步骤C2中X、Y、Z方向的旋转欧拉角按顺序依次分隔为多个X、Y、Z方向的子欧 拉角，对应地得到多个X、Y、Z方向的子坐标变换量并记录； C4.在相同的单元执行时间内，以步骤C3中的子欧拉角为刻度逐次旋转四肢或躯干的 中心线，对应地通过子坐标变换量控制四肢或躯干点集内点的坐标逐次变化，直至旋转至 步骤C1中的最终旋转位置，完成四肢或躯干点集的旋转动作。 优选地，所述的步骤D包括： D1.将步骤B中的位移距离分解为X、Y、Z方向的位移，并分别得到X、Y、Z方向的坐标 改变量； D2.控制四肢或躯干点集内点的坐标按照步骤D1中的X、Y、Z方向的坐标改变量进行 改变，完成四肢或躯干的位移动作，并于步骤C4中的旋转动作合并，完成四肢或躯干点集 在三维空间内的运动。 进一步，本专利技术在3D扫描技术的基础上进行扩展研发，通过3D扫描技术得到真人 人体3D模型数据，该数据文件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D人体模型动画逻辑化导入过程及方法，其特征在于，包括以下步骤：A.获取人体3D模型数据文件中的四肢及躯干的点集及点集的中心线，以便根据四肢或躯干中心线确定四肢或躯干运动角度，并通过改变四肢或躯干的点集中点的坐标控制四肢或躯干点集在三维空间内的运动；B．确定四肢或躯干所要做的动作，并将该动作分解为四肢或躯干点集的位移距离和旋转角度；C．利用欧拉角原理将步骤B中的旋转角度转化为四肢或躯干点集的中心线旋转欧拉角，并通过中心线旋转欧拉角确定四肢或躯干点集中点的坐标变换量，通过坐标变换量改变四肢或躯干点集中点的坐标实现四肢或躯干的旋转；D．将步骤B中的位移距离分解为X、Y、Z方向的位移，得到四肢或躯干点集中的点在X、Y、Z方向的坐标改变量，通过该坐标改变量改变四肢或躯干点集中点的坐标，实现四肢或躯干的位移。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冷如锋，
申请(专利权)人：摩多文化深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44