本發(fā)明涉及計算機視覺，具體是一種卡通角色模型構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

1、創(chuàng)建卡通人物的3d模型被廣泛的應(yīng)用于多種領(lǐng)域，包括視頻游戲、互動媒體和動畫制作等。在數(shù)字建模領(lǐng)域，特別是人體建模方向，已經(jīng)取得了顯著的進展。研究人員探索了人體數(shù)字模型，可通過參數(shù)化實現(xiàn)不同人體角色的快速建模。通過虛擬環(huán)境建模和真實人體掃描獲取了大量的數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用于深度模型的訓(xùn)練。目前的技術(shù)方案主要集中在兩個方面：人體的參數(shù)化模型和帶有著裝的建模。前者通過估計人體數(shù)字模型的形狀和姿態(tài)參數(shù)實現(xiàn)模型的建模，而后者側(cè)重于建模穿衣服的人體。

2、然而，對卡通人物的3d快速建模還沒有得到充分的研究?，F(xiàn)有建模高質(zhì)量的3d模型嚴(yán)重依賴于熟練的角色設(shè)計師手工制作，這個過程是費時且人力成本高昂的。而深度學(xué)習(xí)相關(guān)的技術(shù)在學(xué)習(xí)海量的數(shù)據(jù)后擁有較好的泛化能力，有助于加快這一過程。然而，卡通人物相對于真實人物具有豐富的多樣性，這對相關(guān)的任務(wù)產(chǎn)生了顯著的影響，從而使學(xué)習(xí)過程變得困難。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種卡通角色模型構(gòu)建方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的構(gòu)建卡通角色3d模型精度低等問題。

2、本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種卡通角色模型構(gòu)建方法，分別對角色的形狀、姿態(tài)進行提取并建模。

4、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，包括以下步驟：

5、s1，特征提?。禾崛〗巧男螤钐卣?、姿態(tài)特征；

6、s2，特征一致性約束：對形狀特征、姿態(tài)特征進行特征一致性約束；

7、s3，特征融合及循環(huán)反饋：對形狀特征、姿態(tài)特征進行特征融合，以及，采用多次迭代的方式使初始姿態(tài)特征逐漸擬合于目標(biāo)姿態(tài)特征以實現(xiàn)幾何引導(dǎo)的循環(huán)反饋；

8、s4，解碼：將特征融合后的形狀特征、姿態(tài)特征解碼，以及，將幾何引導(dǎo)的循環(huán)反饋后的姿態(tài)特征解碼。

9、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s2中，特征一致性約束的計算公式為：

10、

11、式中，i表示輸入圖像，il表示數(shù)據(jù)增廣后得到的圖像，b(·)表示編碼器對圖像特征進行的提取操作，l表示不同姿態(tài)或不同形狀的數(shù)量，l表示不同姿態(tài)或不同形狀的編號，||·||2表示l2距離計算。

12、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s3中，特征融合時，將正交解耦的特征與全局特征拼接，經(jīng)過多層感知器實現(xiàn)正交解耦的特征與全局特征的融合。

13、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，獲取正交解耦的特征時，利用自注意力機制對局部特征不同區(qū)域塊之間的關(guān)聯(lián)進行建模，公式為：

14、fl′＝σ(f(fl)·fl)

15、式中，σ(·)表示softplus激活函數(shù)，f(·)表示卷積核為1的卷積計算，fl表示輸入的局部特征，fl′表示變換后的局部特征。

16、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，局部特征相對于全局特征的正交解耦特征的表示式為：

17、

18、式中，fg表示全局特征，fl表示局部特征，a(·)表示平均池化計算，表示正交解耦特征。

19、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s4中，解碼器對幾何特征、圖像特征之間的關(guān)系進行建模，通過調(diào)整卡通角色模型的參數(shù)，實現(xiàn)圖像特征、幾何特征的語義對齊。

20、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s4中，建模的實現(xiàn)方式為：

21、θi+1＝θi+d(fimg,fgeo)

22、式中，θi+1表示第i+1次模型參數(shù)的迭代結(jié)果，θi表示第i次模型參數(shù)的迭代結(jié)果，d表示解碼器輸入，fimg表示圖像特征，fgeo表示幾何特征。

23、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s1中，打亂輸入圖像中拼圖碎片的順序后再提取角色的形狀特征、姿態(tài)特征。

24、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括以下步驟：

25、s5，3d監(jiān)督：采用監(jiān)督信息監(jiān)督形狀特征、姿態(tài)特征的提取。

26、本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

27、(1)本發(fā)明提出了一種基于雙分支結(jié)構(gòu)的卡通角色3d建模方案，利用一種特征解耦的建模方式，提高了建模結(jié)果與輸入圖像的一致表達；

28、(2)本發(fā)明通過對卡通角色模型的形狀和姿態(tài)參數(shù)回歸，可以實現(xiàn)圖像到3d模型的快速重建，結(jié)合局部細(xì)節(jié)特征的建模，提高對不同角色類型的區(qū)分；

29、(3)本發(fā)明提出了一種幾何信息引導(dǎo)的循環(huán)反饋策略，該策略可以有效的將建模結(jié)果與2d輸入圖像對齊，提高對角色姿態(tài)建模的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特點在于，分別對角色的形狀、姿態(tài)進行提取并建模。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟s2中，特征一致性約束的計算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟s3中，特征融合時，將正交解耦的特征與全局特征拼接，經(jīng)過多層感知器實現(xiàn)正交解耦的特征與全局特征的融合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特征在于，獲取正交解耦的特征時，利用自注意力機制對局部特征不同區(qū)域塊之間的關(guān)聯(lián)進行建模，公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特征在于，局部特征相對于全局特征的正交解耦特征的表示式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟s4中，解碼器對幾何特征、圖像特征之間的關(guān)系進行建模，通過調(diào)整卡通角色模型的參數(shù)，實現(xiàn)圖像特征、幾何特征的語義對齊。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟s4中，建模的實現(xiàn)方式為：

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟s1中，打亂輸入圖像中拼圖碎片的順序后再提取角色的形狀特征、姿態(tài)特征。

10.根據(jù)權(quán)利要求2至9任一項所述的一種卡通角色模型構(gòu)建方法，其特征在于，還包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及計算機視覺技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種卡通角色模型構(gòu)建方法，分別對角色的形狀、姿態(tài)進行提取并建模。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的構(gòu)建卡通角色3D模型精度低等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：吳曉,宋雨佩,何琦,袁召全,羅驁,李威
受保護的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19