基于层级结构的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法与流程

本申请适用于图像处理，尤其涉及一种基于层级结构的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、目前，由于在动画制作以及电影特效中对于三维虚拟人物的应用越来越广泛，三维虚拟人物的制作也越来越重要。三维虚拟人物的制作主要包括：通过动作捕捉技术捕捉目标人物的各种动作，然后将所捕捉到的动作迁移到指定的三维人体模型上，驱动三维人体模型做出各种动作。

2、在三维数字人角色驱动过程中，通常会先定义一套基于层级结构的骨骼模板，然后每一帧用前向运动学原理将各个骨骼的姿态应用到相应的骨骼上面，以获得角色的全身姿态以及各个关节和骨骼末端的位置。但是这里肢体(关节和骨骼)都是用点和线来表示的，没有空间实体。这就使得在根据生成的虚拟人物进行碰撞检测、穿模规避等操作时，无法提供准确地空间数值，从而导致制作出的虚拟人物出现穿模现象。

3、因此，如何对三维虚拟角色进行体积化构建并采样得到准确地角色体表数据，以提高后续碰撞检测、穿模规避的准确性成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于层级结构的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法、装置、设备及介质，以解决如何对三维虚拟角色进行体积化构建并采样得到准确地角色体表数据，以提高后续碰撞检测、穿模规避的准确性的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种基于层级结构的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法，所述虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法包括：

3、获取待体积化的虚拟角色的骨骼段的近身体端位置和远身体端位置；

4、针对所述近身体端位置至所述远身体端位置中任一骨骼采样点，以所述骨骼采样点为中心点，结合预设的正柱体模型，确定所述骨骼采样点对应的凸几何形状截面的截面参数；

5、根据所述截面参数，构建所述骨骼段的最外层坐标表达，确定所述最外层坐标表达所包括的空间为所述骨骼段的体积化空间；

6、在所述体积化空间的最外层中确定表面采样点，确定所述表面采样点的坐标为所述骨骼段的体积化采样结果。

7、第二方面，本申请实施例提供一种基于层级结构的虚拟角色骨骼体积化仿真采样装置，所述虚拟角色骨骼体积化仿真采样装置包括：

8、位置获取模块，用于获取待体积化的虚拟角色的骨骼段的近身体端位置和远身体端位置；

9、体积化构建模块，用于根据预设的正柱体模型，在所述近身体端位置和所述远身体端位置之间形成对应所述骨骼段的体积化空间；

10、体积化采样模块，用于在所述体积化空间的最外层中确定表面采样点，确定所述表面采样点的坐标为所述骨骼段的体积化采样结果。

11、第三方面，本申请实施例提供一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法。

12、第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法。

13、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请获取待体积化的骨骼段的近身体端位置和远身体端位置，针对近身体端位置至远身体端位置中任一骨骼采样点，以骨骼采样点为中心点，结合预设的正柱体模型，确定骨骼采样点对应的凸几何形状截面的截面参数，根据截面参数，构建骨骼段的最外层坐标表达，确定最外层坐标表达所包括的空间为骨骼段的体积化空间，在体积化空间的最外层中确定表面采样点，确定表面采样点的坐标为骨骼段的体积化采样结果，实现对三维虚拟角色进行体积化构建，并采样得到准确地角色体表数据，数据能够有助于后续碰撞检测、穿模规避时的使用，提高了三维虚拟角色动画制作的准确性。上述的方法可以作为一个独立的计算处理模块，将前向运动学解算后的肢体在三维空间中体积化，并生成表面采样点云，通过功能模块的增加即可实现，不需要修改骨骼层级模板或者调整前向运动学解算模块。

技术特征：

1.一种基于层级结构的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法，其特征在于，所述虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法包括：

2.根据权利要求1所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法，其特征在于，所述预设的正柱体模型为正椭圆台模型。

3.根据权利要求2所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法，其特征在于，所述以所述骨骼采样点为中心点，结合预设的正柱体模型，确定所述骨骼采样点对应的凸几何形状截面的截面参数，包括：

4.根据权利要求2所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法，其特征在于，所述在所述体积化空间的最外层中确定表面采样点，确定所述表面采样点的坐标为所述骨骼段的体积化采样结果，包括：

5.根据权利要求1至4任一项所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法，其特征在于，在所述获取待体积化的骨骼段的近身体端位置和远身体端位置之前，还包括：

6.根据权利要求5所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法，其特征在于，在所述的在所述体积化空间的最外层中确定表面采样点，确定所述表面采样点的坐标为所述骨骼段的体积化采样结果之后，还包括：

7.根据权利要求6所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法，其特征在于，在所述将所有骨骼段的体积化采样结果合并，得到所述目标肢体部位的体积化采样结果之后，还包括：

8.一种基于层级结构的虚拟角色骨骼体积化仿真采样装置，其特征在于，所述虚拟角色骨骼体积化仿真采样装置包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法。

技术总结
本申请适用于图像处理技术领域，尤其涉及一种基于层级结构的虚拟角色骨骼体积化仿真采样方法、装置、设备及介质。该方法获取待体积化的骨骼段的近身体端位置和远身体端位置，针对两个位置中任一骨骼采样点，以骨骼采样点为中心点，结合预设的正柱体模型，确定骨骼采样点对应的凸几何形状截面的截面参数，根据截面参数，构建骨骼段的最外层坐标表达，确定最外层坐标表达所包括的空间为骨骼段的体积化空间，在体积化空间的最外层中确定表面采样点，确定表面采样点的坐标为骨骼段的体积化采样结果，实现对三维虚拟角色进行体积化构建，并采样得到准确地角色体表数据，数据能够有助于后续碰撞检测、穿模规避时的使用，提高了三维虚拟角色动画制作的准确性。

技术研发人员：杭建伟
受保护的技术使用者：江苏意领数字科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/5