專利名稱：卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及卡通線動(dòng)畫生成方法，尤其涉及卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影 生成方法。
背景技術(shù)：
在卡通動(dòng)畫中若要表現(xiàn)物體的快速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)畫師一般在快速運(yùn)動(dòng)物體的后 面繪制一些表現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)的短線影或長(zhǎng)線影，達(dá)到在視覺上強(qiáng)調(diào)物體快速運(yùn)動(dòng) 的效果。由于在動(dòng)畫制作過程中常常需要表現(xiàn)不同形狀物體的快速運(yùn)動(dòng)，每個(gè) 物體還可以按任意角度快速運(yùn)動(dòng)，因而動(dòng)畫師就要畫出不同物體在不同角度下 的快速運(yùn)動(dòng)線影，效率低下且浪費(fèi)紙張。
卡通快速運(yùn)動(dòng)線影繪制與運(yùn)動(dòng)物體的形狀、顏色、運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)方向 有關(guān)，在真實(shí)感動(dòng)畫中一般采用巻積運(yùn)算來生成運(yùn)動(dòng)模糊效果來表現(xiàn)物體的快 速運(yùn)動(dòng)。由于卡通快速運(yùn)動(dòng)線是手工繪制的具有藝術(shù)風(fēng)格的二維畫面，它們難 以巻積運(yùn)算得到，亦無法利用物理知識(shí)對(duì)其建立模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法，通過該 方法用戶只需要交互指定線影的種類、物體的運(yùn)動(dòng)方向以及輸入快速運(yùn)動(dòng)物體 形狀，便可以自動(dòng)生成相應(yīng)的卡通物體快速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng)畫，生成速度達(dá)到實(shí)時(shí)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，對(duì)手工繪制的卡通物體快 速運(yùn)動(dòng)線影分成短線影和長(zhǎng)線影兩類，構(gòu)造它們的結(jié)構(gòu)模型，用參數(shù)化方法控 制這些模型自動(dòng)生成相應(yīng)的卡通風(fēng)格快速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng)畫。
本發(fā)明的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法，具體包括以下步驟
1) 用戶交互輸入卡通物體運(yùn)動(dòng)方向；
2) 輸入手工繪制的卡通快速運(yùn)動(dòng)物體圖像；
3) 在輸入的卡通快速運(yùn)動(dòng)物體圖像上對(duì)物體進(jìn)行邊緣檢測(cè)；
4) 利用輸入的方向信息和物體輪廓，在物體運(yùn)動(dòng)方向的反方向確定一組彼此 間隔的快速運(yùn)動(dòng)線影基線以及它們的分布位置；
5) 輸入快速運(yùn)動(dòng)線影類型指令，生成短線影或長(zhǎng)線影 若執(zhí)行指令為短線影時(shí)，貝U:
確定短線影長(zhǎng)度； 確定短線影方向；
確定短線影顏色； 若執(zhí)行指令為長(zhǎng)線影時(shí)，貝" 確定長(zhǎng)線影長(zhǎng)度； 確定長(zhǎng)線影方向； 確定長(zhǎng)線影顏色；
6) 利用衰減因子確定線影基線組中個(gè)各個(gè)線影基線的大小；
7) 在各個(gè)線影基線上按照運(yùn)動(dòng)方向繪制出若干平行于物體運(yùn)動(dòng)方向的卡通 快速運(yùn)動(dòng)線影；
8) 生成卡通快速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng)畫并視頻輸出。
本發(fā)明中，所說的利用輸入的方向信息和物體輪廓，在物體運(yùn)動(dòng)方向的反 方向確定一組彼此間隔的快速運(yùn)動(dòng)線影基線以及它們的分布位置，包括如下步 驟
1) 提取物體的輪廓線并將得到的輪廓線的點(diǎn)存入數(shù)組中。
2) 對(duì)輪廓線上的各個(gè)點(diǎn)利用求和平均計(jì)算出物體中心位置，以該中心作為參 考，將輪廓線按圓周方向平均分成360份；
3) 把運(yùn)動(dòng)方向左右Ti/2弧度范圍內(nèi)的部分輪廓線選出來作為快速運(yùn)動(dòng)線影 基線；
4) 利用物體運(yùn)動(dòng)速度以及兩連續(xù)畫面對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔確定各個(gè)線影基線在 物體運(yùn)動(dòng)軌跡上的前后分布位置，獲得一組彼此間隔的快速運(yùn)動(dòng)線影基線；
5) 利用時(shí)間衰減因子對(duì)各個(gè)線影基線進(jìn)行縮短處理。 本發(fā)明中，所說的短線影長(zhǎng)度確定，包括如下步驟
1) 從上到下用若干條橫線掃描物體，累加得到這些橫線的總長(zhǎng)度，然后用掃
描線數(shù)量平均總長(zhǎng)度來近似物體的寬度；
2) 對(duì)上述寬度乘以一個(gè)系數(shù)得到短線影的長(zhǎng)度；
3) 在線影基線上對(duì)短線影長(zhǎng)度加入隨機(jī)擾動(dòng)確定其它短線影長(zhǎng)度。
本發(fā)明中，所說的短線影方向確定，包括如下步驟
1) 在線影基線上按照設(shè)定的隨機(jī)步長(zhǎng)取點(diǎn)，以這些點(diǎn)為起始點(diǎn)繪制與運(yùn)動(dòng)方
向平行的若干短線；
2) 將每條短線影分成若干等分，在每一等分上再加入微小隨機(jī)擾動(dòng)。 本發(fā)明中，所說的短線影顏色確定，包括如下步驟
l)以運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閰⒖?，在線影基線對(duì)應(yīng)的輪廓線上取出各個(gè)點(diǎn)的顏色，然后
計(jì)算其平均值得到短線的顏色；2)在每個(gè)短線的各個(gè)等分上令上述顏色逐漸過渡到背景顏色。 本發(fā)明中，所說的長(zhǎng)線影長(zhǎng)度確定，包括如下步驟
1) 從上到下用若干條橫線掃描物體，累加得到這些橫線的總長(zhǎng)度，然后用掃
描線數(shù)量平均總長(zhǎng)度來近似物體的寬度；
2) 取上述寬度的3倍作為最長(zhǎng)線影長(zhǎng)度，取上述寬度本身值作為最短長(zhǎng)度；
3) 在線影基線上按照設(shè)定的隨機(jī)步長(zhǎng)取點(diǎn)，以這些點(diǎn)為起始點(diǎn)繪制與運(yùn)動(dòng)方 向平行的若干長(zhǎng)線，每個(gè)長(zhǎng)線影的長(zhǎng)度在上述最長(zhǎng)和最短長(zhǎng)度之間隨機(jī)變化。
本發(fā)明中，所說的長(zhǎng)線影方向確定，包括如下步驟
1) 在線影基線上按照設(shè)定的隨機(jī)步長(zhǎng)取點(diǎn)，以這些點(diǎn)為起始點(diǎn)繪制與運(yùn)動(dòng) 方向平行的若干長(zhǎng)線；
2) 將每條長(zhǎng)線影分成若干等分，在每一等分上再加入微小隨機(jī)擾動(dòng)。 本發(fā)明中，所說的長(zhǎng)線影顏色確定，包括如下步驟
1) 以運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閰⒖?，在線影基線對(duì)應(yīng)的輪廓線上取出各個(gè)點(diǎn)的顏色，然后 計(jì)算其平均值得到長(zhǎng)線的顏色；
2) 在每個(gè)長(zhǎng)線的各個(gè)等分上令上述顏色逐漸過渡到背景顏色。 本發(fā)明的有益效果在于-
1. 可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的形狀自動(dòng)生成相應(yīng)的快速運(yùn)動(dòng)線影基線形狀，并且 自動(dòng)確定線影基線的位置和大小?？蛇m應(yīng)卡通動(dòng)畫中的不同物體快速運(yùn)動(dòng)的需 要；
2. 用戶只需要交互輸入線影類型以及運(yùn)動(dòng)方向就可生成相應(yīng)的卡通物體快 速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng)畫，且速度可以達(dá)到實(shí)時(shí)。與手工繪制卡通物體快速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng) 畫相比，可大大提高制作效率。
3. 該方法直接生成動(dòng)畫序列圖像并保存起來，擺脫了手工繪制卡通物體快 速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng)畫對(duì)紙張的使用，從而節(jié)省大量紙張。


圖1是本發(fā)明的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成流程圖； 圖2是確定線影基線形狀和分布位置流程圖； 圖3是短線線影生成流程圖； 圖4是長(zhǎng)線線影生成流程圖5以飛餅為例生成短線影示意圖，圖中l(wèi)為飛餅，2為線影，3為線影基線。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成流程如圖1所示，該流程依次 有如下步驟
1) 用戶交互輸入卡通物體運(yùn)動(dòng)方向；
2) 輸入手工繪制的卡通快速運(yùn)動(dòng)物體圖像；
3) 在輸入的卡通快速運(yùn)動(dòng)物體圖像上對(duì)物體進(jìn)行邊緣檢測(cè)；
4) 利用輸入的方向信息和物體輪廓，在物體運(yùn)動(dòng)方向的反方向確定一組彼此 間隔的快速運(yùn)動(dòng)線影基線以及它們的分布位置(參見圖5);
5) 輸入快速運(yùn)動(dòng)線影類型指令，生成短線影或長(zhǎng)線影 若執(zhí)行指令為短線影時(shí)，貝IJ-
確定短線影長(zhǎng)度； 確定短線影方向； 確定短線影顏色； 若執(zhí)行指令為長(zhǎng)線影時(shí)，貝U: 確定長(zhǎng)線影長(zhǎng)度； 確定長(zhǎng)線影方向； 確定長(zhǎng)線影顏色；
6) 利用衰減因子確定線影基線組中個(gè)各個(gè)線影基線的大小；
7) 在各個(gè)線影基線上按照運(yùn)動(dòng)方向繪制出若干平行于物體運(yùn)動(dòng)方向的卡通 快速運(yùn)動(dòng)線影；
8) 生成卡通快速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng)畫并視頻輸出。
上述的利用輸入的方向信息和物體輪廓，在物體運(yùn)動(dòng)方向的反方向確定一 組彼此間隔的快速運(yùn)動(dòng)線影基線以及它們的分布位置(參見圖2流程以及圖5例 圖)，包括如下步驟
1) 提取物體的輪廓線并將得到的輪廓線的點(diǎn)存入數(shù)組c/中，/=1，..jv， 7v為 輪廓線中點(diǎn)的數(shù)量；
2) 對(duì)輪廓線上的各個(gè)點(diǎn)利用求和平均計(jì)算出物體中心位置，以該中心作為參 考，將輪廓線點(diǎn)的位置按圓周方向平均分成360份。根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)方向e在e+兀/2
方向找到a'中的始點(diǎn)尸/，在e《/2方向找到終點(diǎn)戶2。在a'中p;和尸2之間那些 點(diǎn)c/y即為速度線影的基線形狀曲線其中包含的點(diǎn)數(shù)為^r;
3) 在物體運(yùn)動(dòng)軌跡上的前后位置巧按如下方程確定
這里S為物體運(yùn)動(dòng)速度，A為每?jī)上噜弾g的時(shí)間間隔,K為對(duì)應(yīng)線影幀數(shù)的 數(shù)量；
4)設(shè)線影基線隨時(shí)間衰減因子為T^/K，則隨時(shí)間變化的線影基線P(i,T) 按如下方程確定
<formula>formula see original document page 8</formula>
短線線影生成流程參見圖3: 短線影長(zhǎng)度確定，包括如下步驟
1) 從上到下逐行掃描物體，將物體內(nèi)的掃描線長(zhǎng)度累加得到總長(zhǎng)度，然后用
掃描線數(shù)量平均總長(zhǎng)度來近似物體的寬度s/r;
2) 短線影的參考長(zhǎng)度按如下方程計(jì)算
3) 在線影基線上的短線影長(zhǎng)度按如下方程計(jì)算
丄產(chǎn)MLz7l卜圳0、1…M) 這里Pw為C"上中間點(diǎn)的位置，J為隨機(jī)擾動(dòng)，M為線影基線包含的點(diǎn)數(shù)。
短線影方向確定，包括如下步驟
1) 在C"上每隔一隨機(jī)步長(zhǎng)s嘩取點(diǎn)， 一般情況下2《s啤《6，然后以這些 點(diǎn)為起始點(diǎn)按照物體運(yùn)動(dòng)方向0繪制短線影，在P上加一個(gè)較小的隨機(jī)角度" 的擾動(dòng)；
2) 將每條線影分成若干小段，每一小段都在原來0 + 基礎(chǔ)上再加入微小的 隨機(jī)擾動(dòng)。
短線影顏色確定，包括如下步驟
1) 以0為方向，在線影基線對(duì)應(yīng)的輪廓線上取出各個(gè)點(diǎn)顏色的RGB值，然 后計(jì)算其平均值得到短線的顏色丄co/w;
2) 在每個(gè)小段上令顏色從丄co/or逐漸過渡到背景顏色Bco/or。 長(zhǎng)線線影生成流程參見圖4:
長(zhǎng)線影長(zhǎng)度確定，包括如下步驟
1) 從上到下逐行掃描物體，將物體內(nèi)的掃描線長(zhǎng)度累加得到總長(zhǎng)度，然后用
掃描線數(shù)量平均總長(zhǎng)度來近似物體的寬度丄；
2) 長(zhǎng)線影中最長(zhǎng)的長(zhǎng)度取丄的3倍；最短的取丄；
3) 在線影基線上的長(zhǎng)線影長(zhǎng)度在上述最長(zhǎng)和最短長(zhǎng)度之間隨機(jī)變化。
長(zhǎng)線影方向確定，包括如下步驟
1) 在C/y上每隔一隨機(jī)步長(zhǎng)W^取點(diǎn)， 一般情況下2《we; 《6，然后以這些 點(diǎn)為起始點(diǎn)按照物體運(yùn)動(dòng)方向0繪制短線影，在^上加一個(gè)較小的隨機(jī)角度《 的擾動(dòng)。
2) 將每條線影分成若干小段，每一小段都在原來0 + 基礎(chǔ)上再加入微小的
隨機(jī)擾動(dòng)。
長(zhǎng)線影顏色確定，包括如下步驟
1) 以e為方向，在線影基線對(duì)應(yīng)的輪廓線上取出各個(gè)點(diǎn)顏色的RGB值，然 后計(jì)算其平均值得到短線的顏色丄C0/W;
2) 在每個(gè)小段上令顏色從Lco/or逐漸過渡到背景顏色fico/w。 上述的動(dòng)畫視頻輸出，按照標(biāo)準(zhǔn)AVI格式把生成的卡通流水效果輸出成視
頻動(dòng)畫。
權(quán)利要求
1.卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法，包括以下步驟1)用戶交互輸入卡通物體運(yùn)動(dòng)方向；2)輸入手工繪制的卡通快速運(yùn)動(dòng)物體圖像；3)在輸入的卡通快速運(yùn)動(dòng)物體圖像上對(duì)物體進(jìn)行邊緣檢測(cè)；4)利用輸入的方向信息和物體輪廓，在物體運(yùn)動(dòng)方向的反方向確定一組彼此間隔的快速運(yùn)動(dòng)線影基線以及它們的分布位置；5)輸入快速運(yùn)動(dòng)線影類型指令，生成短線影或長(zhǎng)線影若執(zhí)行指令為短線影時(shí)，則確定短線影長(zhǎng)度；確定短線影方向；確定短線影顏色；若執(zhí)行指令為長(zhǎng)線影時(shí)，則確定長(zhǎng)線影長(zhǎng)度；確定長(zhǎng)線影方向；確定長(zhǎng)線影顏色；6)利用衰減因子確定線影基線組中個(gè)各個(gè)線影基線的大小；7)在各個(gè)線影基線上按照運(yùn)動(dòng)方向繪制出若干平行于物體運(yùn)動(dòng)方向的卡通快速運(yùn)動(dòng)線影；8)生成卡通快速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng)畫并視頻輸出。
2. 按照權(quán)利要求1所述的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法，其特征 在于所說的利用輸入的方向信息和物體輪廓，在物體運(yùn)動(dòng)方向的反方向確定一 組彼此間隔的快速運(yùn)動(dòng)線影基線以及它們的分布位置，包括如下步驟1) 提取物體的輪廓線并將得到的輪廓線的點(diǎn)存入數(shù)組中。2) 對(duì)輪廓線上的各個(gè)點(diǎn)利用求和平均計(jì)算出物體中心位置，以該中心作為參 考，將輪廓線按圓周方向平均分成360份；3) 把運(yùn)動(dòng)方向左右兀/2弧度范圍內(nèi)的部分輪廓線選出來作為快速運(yùn)動(dòng)線影 基線；4) 利用物體運(yùn)動(dòng)速度以及兩連續(xù)畫面對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔確定各個(gè)線影基線在 物體運(yùn)動(dòng)軌跡上的前后分布位置，獲得一組彼此間隔的快速運(yùn)動(dòng)線影基線；5) 利用時(shí)間衰減因子對(duì)各個(gè)線影基線進(jìn)行縮短處理。
3. 按照權(quán)利要求1所述的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線生成方法，其特征在 于所說的短線影長(zhǎng)度確定，包括如下步驟1) 從上到下用若干條橫線掃描物體，累加得到這些橫線的總長(zhǎng)度，然后用掃 描線數(shù)量平均總長(zhǎng)度來近似物體的寬度；2) 對(duì)上述寬度乘以一個(gè)系數(shù)得到短線影的長(zhǎng)度；3) 在線影基線上對(duì)短線影長(zhǎng)度加入隨機(jī)擾動(dòng)確定其它短線影長(zhǎng)度。
4. 按照權(quán)利要求1所述的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法，其特征在于所說的短線影方向確定，包括如下步驟1) 在線影基線上按照設(shè)定的隨機(jī)步長(zhǎng)取點(diǎn)，以這些點(diǎn)為起始點(diǎn)繪制與運(yùn)動(dòng)方 向平行的若干短線；2) 將每條短線影分成若干等分，在每一等分上再加入微小隨機(jī)擾動(dòng)。
5. 按照權(quán)利要求1所述的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法，其特征 在于所說的短線影顏色確定，包括如下步驟1) 以運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閰⒖迹诰€影基線對(duì)應(yīng)的輪廓線上取出各個(gè)點(diǎn)的顏色，然后計(jì)算其平均值得到短線的顏色；2) 在每個(gè)短線的各個(gè)等分上令上述顏色逐漸過渡到背景顏色。
6. 按照權(quán)利要求1所述的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法，其特征 在于所說的長(zhǎng)線影長(zhǎng)度確定，包括如下步驟1) 從上到下用若干條橫線掃描物體，累加得到這些橫線的總長(zhǎng)度，然后用掃描線數(shù)量平均總長(zhǎng)度來近似物體的寬度；2) 取上述寬度的3倍作為最長(zhǎng)線影長(zhǎng)度，取上述寬度本身值作為最短長(zhǎng)度；3) 在線影基線上按照設(shè)定的隨機(jī)步長(zhǎng)取點(diǎn)，以這些點(diǎn)為起始點(diǎn)繪制與運(yùn)動(dòng)方 向平行的若干長(zhǎng)線，每個(gè)長(zhǎng)線影的長(zhǎng)度在上述最長(zhǎng)和最短長(zhǎng)度之間隨機(jī)變化。
7. 按照權(quán)利要求1所述的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法，其特征 在于所說的長(zhǎng)線影方向確定，包括如下步驟1) 在線影基線上按照設(shè)定的隨機(jī)步長(zhǎng)取點(diǎn)，以這些點(diǎn)為起始點(diǎn)繪制與運(yùn)動(dòng)方 向平行的若干長(zhǎng)線；2) 將每條長(zhǎng)線影分成若干等分，在每一等分上再加入微小隨機(jī)擾動(dòng)。
8. 按照權(quán)利要求1所述的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線生成方法，其特征在 于所說的長(zhǎng)線影顏色確定，包括如下步驟1) 以運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閰⒖?，在線影基線對(duì)應(yīng)的輪廓線上取出各個(gè)點(diǎn)的顏色，然后 計(jì)算其平均值得到長(zhǎng)線的顏色；2) 在每個(gè)長(zhǎng)線的各個(gè)等分上令上述顏色逐漸過渡到背景顏色。
全文摘要
本發(fā)明公開的卡通動(dòng)畫的物體快速運(yùn)動(dòng)線影生成方法。利用輸入的物體形狀以及運(yùn)動(dòng)方向信息，確定物體快速運(yùn)動(dòng)線影的基線形狀以及它們?cè)谖矬w運(yùn)動(dòng)后方的分布位置，并根據(jù)輸入的線影類型在線影基線上繪制出相應(yīng)類型的快速運(yùn)動(dòng)線影。用該方法可以避免手工繪制動(dòng)畫中若要改變物體以及運(yùn)動(dòng)方向需重新畫不同的卡通物體快速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng)畫序列，可大大提高動(dòng)畫制作效率。本發(fā)明方法直接生成動(dòng)畫序列圖像并保存起來，擺脫了手工繪制卡通物體快速運(yùn)動(dòng)線影動(dòng)畫對(duì)紙張的使用，還可以節(jié)省大量紙張。
文檔編號(hào)G06T13/00GK101350105SQ20081012059
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者于金輝 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)