一种创建人体虚拟模型的方法及其装置制造方法及图纸

本申请涉及图像处理领域，尤其涉及一种创建人体虚拟模型的方法及装置，包括：创建人体标准模型；对人体标准模型的骨骼和肌肉进行分组，并且将分组后的骨骼和肌肉分别绑定控制器；对控制器进行标定，得到控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系；根据所述关系，以及人体测量数据，计算控制器需要调整的三维空间坐标；按照骨骼和/或肌肉拓扑关系，根据需要调整的三维空间坐标依次调整控制器得到符合实际测量的人体的虚拟模型。由于构建人体虚拟模型的方法和装置对人体结构进行了拆分，可以按照骨骼和/或肌肉拓扑关系进行调整，从而能够快速的构建符合每个人身体比例的人体虚拟模型。

A Method and Device for Creating Human Virtual Model

The application relates to the field of image processing, in particular to a method and device for creating a virtual human model, including: creating a human standard model; grouping the skeleton and muscle of the human standard model, and binding the grouped skeleton and muscle to the controller respectively; calibrating the controller to obtain the skeleton nodes of the three-dimensional space interval of the controller and the human standard model. According to the relationship between the desired change interval of muscle nodes and/or skeleton, and the anthropometric data, the three-dimensional space coordinates that the controller needs to adjust are calculated. According to the skeleton and/or muscle topological relationship, the three-dimensional space coordinates that the controller needs to adjust in turn are adjusted to obtain the virtual model of the human body that conforms to the actual measurement. Because the methods and devices for constructing human virtual models have split the human structure, they can be adjusted according to the skeleton and/or muscle topological relationship, so that the human virtual model can be quickly constructed in accordance with the proportion of each person's body.

【技术实现步骤摘要】
一种创建人体虚拟模型的方法及其装置
本申请涉及图像处理
，尤其涉及一种创建人体虚拟模型的方法及其装置。
技术介绍
现有人体虚拟模型的建立方式包括手工建模的方式或用通用模板缩放的方式。但是通过手工建模的方式创建人体虚拟模型建模速度慢，并且需要高水准的美术功底才能得到精准的人体模型。通过通用模板缩放的方式创建人体虚拟模型，由于通用模板只有固定身材，无法反应每个人的比例，更无法匹配精确的三维人体模型。因此，如何快速的创建符合每个人身体比例的人体虚拟模型，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
本申请提供了一种创建人体虚拟模型的方法及装置，以快速的创建符合每个人身体比例的人体虚拟模型。为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：一种创建人体虚拟模型的方法，包括以下步骤：创建人体标准模型；对人体标准模型的骨骼和肌肉进行分组，并且将分组后的骨骼和肌肉分别绑定控制器；对人体标准模型各部分的控制器进行标定，得到控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系；根据控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系，以及人体测量数据，计算控制器需要调整的三维空间坐标；按照骨骼和/或肌肉拓扑关系，根据需要调整的三维空间坐标依次调整控制器得到符合实际测量的人体的虚拟模型。如上所述的创建人体虚拟模型的方法，其中，优选的是，创建人体标准模型具体包括：采用符合人体构造的骨骼和肌肉进行绑定，并且人物蒙皮的位移权重分配给骨骼节点，人物蒙皮的缩放权重分配给肌肉节点。如上所述的构建人体虚拟模型的方法，其中，优选的是，对控制身高的控制器进行标定具体包括：将控制人体身高的骨骼模拟为不同的骨骼节点；按照人体标准模型的比例为各骨骼节点分配权重值，并得到相应的权重区；将期望调整的身高区间加权平均到所述权重区，得到每个骨骼节点在改变身高时的期望变化区间；通过调整控制身高的控制器，使骨骼节点在期望变化区间变化，得到控制器的三维空间坐标区间。如上所述的构建人体虚拟模型的方法，其中，优选的是，得到控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系具体为：根据骨骼节点在改变身高时的期望变化区间与控制器的三维空间坐标区间构建反应其关系的线性函数。如上所述的构建人体虚拟模型的方法，其中，优选的是，将控制人体身高的骨骼模拟为不同的骨骼节点具体为：将控制人体身高的骨骼划分为脊柱区、骨盆区和腿部区，骨盆区模拟为1根骨骼节点Spine1，脊柱区模拟为2根骨骼节点Spine2和Spine3，腿部区模拟为左右腿2组各2根骨骼节点Thigh和Calf。如上所述的构建人体虚拟模型的方法，其中，优选的是，按照人体标准模型的比例为各骨骼节点分配权重值，并得到相应的权重区具体为：人体身高标记为：H＝Spine3*Mul3+Spine2*Mul2+Spine1*Mul1+Thigh*Mul4+Calf*Mul5，其中H为人体标准模型的身高，Mul1～Mul5为权重值，权重值根据标准模型的比例计算得到。如上所述的构建人体虚拟模型的方法，其中，优选的是，将人体测量数据进行归一化转换，通过归一化转换的数据进行控制器需要调整的三维空间坐标的计算。如上所述的构建人体虚拟模型的方法，其中，优选的是，控制器需要调整的三维空间坐标具体通过函数Target＝Mathf.Lerp(Llower,Lupper,Eva)计算，其中Llower为骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间中的极小值,Lupper为骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间中的极大值，Eva为人体测量数据归一化过后的输入数据，Target为计算出的控制器需要调整到的三维空间坐标，Mathf.Lerp为线性插值函数。如上所述的构建人体虚拟模型的方法，其中，优选的是，骨骼和/或肌肉拓扑关系具体为：控制骨骼位移类调整的控制器先于控制肌肉缩放类的控制器进行调整，控制骨骼位移类调整的控制器按照身高、肩宽和臂长的顺序调整，控制肌肉缩放类的控制器按照胸围、腰围、臀围、大腿围的顺序进行调整；并且后调整数据应用到除之前调整的控制器以外的后续其他控制器。一种创建人体虚拟模型的装置，包括：存储介质和处理器，其中存储介质存储处理器创建的人体标准模型，处理器执行上述任一项所述的创建人体虚拟模型的方法。相对上述
技术介绍
，本专利技术所提供的创建人体虚拟模型的方法，包括以下步骤：创建人体标准模型；对人体标准模型的骨骼和肌肉进行分组，并且将分组后的骨骼和肌肉分别绑定控制器；对人体标准模型各部分的控制器进行标定，得到控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系；根据控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系，以及人体测量数据，计算控制器需要调整的三维空间坐标；按照骨骼和/或肌肉拓扑关系，根据需要调整的三维空间坐标依次调整控制器得到符合实际测量的人体的虚拟模型。由于本申请实施例提供的构建人体虚拟模型的方法对人体结构进行了拆分，量化到特征组进行模型的构建，因此可以按照骨骼和/或肌肉拓扑关系进行调整，从而能够快速的构建不同身高、臂长、胖瘦的人体虚拟模型，并且通过少量的数据就可以实现全身特征组间联动适配。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的创建人体虚拟模型方法的流程图；图2是本申请实施例提供的位移类分组图；图3是本申请实施例提供的缩放类分组图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。如图1所示，本申请实施例提供了一种创建人体虚拟模型的方法，包括以下步骤：步骤S110、创建人体标准模型；具体的，预先构造符合人体构造的骨骼和肌肉，并对这些骨骼和肌肉进行绑定。进行绑定时，要确保人物蒙皮的位移权重分配给骨骼节点，人物蒙皮的缩放权重分配给肌肉节点。其中，将人物蒙皮的位移权重分配给骨骼节点意味着通过调整骨骼节点可以调整人体标准模型的位移类参数，也就是可以调整骨骼的长短；而将人物蒙皮的缩放权重分配给肌肉节点意味着通过调整肌肉节点可以调整人体标准模型的缩放参数，也就是可以调整肌肉的大小。其中，符合人体构造的骨骼和肌肉可以为不同人种、不同性别、不同年龄的标准身材，例如：亚洲成年男性的身材，当然也可以是其他人种、性别的身材，本申请实施例中以亚洲成年男性的身材为例。步骤S120、对人体标准模型的骨骼和肌肉进行分组，并且将分组后的骨骼和肌肉分别绑定控制器；按照调整形式例如位移类调整和缩放类调整，将骨骼和肌肉分为两大类单独进行分组划分。具体的，可以按照调整比例将骨骼划分为若干区域，将肌肉也划分为若干区域。例如：如图2所示，将骨骼分为肩膀区210、手臂区220、脊柱区230、骨盆区240和腿部区250；如图3所示，将肌肉分为上肢区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种创建人体虚拟模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：创建人体标准模型；对人体标准模型的骨骼和肌肉进行分组，并且将分组后的骨骼和肌肉分别绑定控制器；对人体标准模型各部分的控制器进行标定，得到控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系；根据控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系，以及人体测量数据，计算控制器需要调整的三维空间坐标；按照骨骼和/或肌肉拓扑关系，根据需要调整的三维空间坐标依次调整控制器得到符合实际测量的人体的虚拟模型。

【技术特征摘要】
1.一种创建人体虚拟模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：创建人体标准模型；对人体标准模型的骨骼和肌肉进行分组，并且将分组后的骨骼和肌肉分别绑定控制器；对人体标准模型各部分的控制器进行标定，得到控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系；根据控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系，以及人体测量数据，计算控制器需要调整的三维空间坐标；按照骨骼和/或肌肉拓扑关系，根据需要调整的三维空间坐标依次调整控制器得到符合实际测量的人体的虚拟模型。2.根据权利要求1所述的创建人体虚拟模型的方法，其特征在于，创建人体标准模型具体包括：采用符合人体构造的骨骼和肌肉进行绑定，并且人物蒙皮的位移权重分配给骨骼节点，人物蒙皮的缩放权重分配给肌肉节点。3.根据权利要求1或2所述的构建人体虚拟模型的方法，其特征在于，对控制身高的控制器进行标定具体包括：将控制人体身高的骨骼模拟为不同的骨骼节点；按照人体标准模型的比例为各骨骼节点分配权重值，并得到相应的权重区；将期望调整的身高区间加权平均到所述权重区，得到每个骨骼节点在改变身高时的期望变化区间；通过调整控制身高的控制器，使骨骼节点在期望变化区间变化，得到控制器的三维空间坐标区间。4.根据权利要求3所述的构建人体虚拟模型的方法，其特征在于，得到控制器的三维空间区间与人体标准模型的骨骼节点和/或肌肉节点期望变化区间的关系具体为：根据骨骼节点在改变身高时的期望变化区间与控制器的三维空间坐标区间构建反应其关系的线性函数。5.根据权利要求3所述的构建人体虚拟模型的方法，其特征在于，将控制人体身高的骨骼模拟为不同的骨骼节点具体为：将控制人体身高的骨骼划分为脊柱区、骨盆区和腿部区，骨盆区模拟为1根骨骼节点Spine1，脊柱区模拟为2根骨骼节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪民，李小波，
申请(专利权)人：恒信东方文化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11