【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開內容涉及用于計算機動畫的方法。一些實施方式提供了用于模擬組織的方法，并且特別是用于校正和/或減輕解剖模擬模型中的組織穿透的方法。
技術介紹
1、最近，已經開發了二維和三維基于計算機的圖形(cgi)模擬，其使用基于計算機的模型來模擬如對象在數字圖像幀之間的移動，并且從而提供可以用于使對象在數字圖像幀的序列內的移動動畫化的數據。
2、cgi模擬通常可以包括肌肉骨骼系統的模擬和/或動畫，該肌肉骨骼系統包括剛體(例如，骨骼)系統和與剛體系統相互作用的可變形但體積保持的固體(例如，諸如肌肉和脂肪的軟組織)的系統。這樣的動畫可以模擬肌肉骨骼系統的移動。這樣的模擬可以用于生成肌肉骨骼系統和/或類似系統的相應動畫，所述動畫包括通常被稱為“計算機生成的圖像”(cgi)視頻數據、cgi動畫數據或cgi移動圖片數據的完整或部分數字圖像幀的有序序列。一般期望這樣的動畫，在由適合的基于計算機的圖形引擎渲染時，提供對觀看者來說呈現逼真的肌肉骨骼動畫。
3、為了產生cgi角色的高質量模擬，通常期望模擬的肌肉骨骼系統的高解剖保真度。在cgi模擬內具有高解剖保真度通常包括建立正被建模的肌肉骨骼系統的肌肉組織和骨骼的詳細模型。為了使這樣的模型與基于物理的模擬兼容，期望模型內的組織成分在空間中不會交疊、互穿和/或相交。組織成分在空間中的交疊、互穿和/或相交一起可以在本文中被稱為組織或組織成分的互穿，或者甚至更簡單地被稱為組織穿透。手動校正組織模型以減輕組織穿透可能是顯著勞動密集型的。
4、存在改進用于對組織進行建模的方法的需
技術實現思路
1、另外的方面和示例實施方式在附圖中示出和/或在以下描述中被描述。
2、本專利技術具有許多方面。這些方面包括(非限制性的)：
3、·用于操縱模型的組織的方法；
4、·用于去除模型內交疊、相交和/或互穿的組織的方法；
5、·用于分離模型內相鄰組織的方法；
6、·等。
7、本專利技術的一個方面提供了用于減輕用于計算機動畫的肌肉骨骼模型中的組織穿透的方法。該方法包括：獲得肌肉骨骼系統的基于計算機的輸入表示，該輸入表示包括多個組織成分中的每一個的輸入表面網格；針對組織成分中的每一個，生成帶符號距離場，帶符號距離場包括布置在三維網格中的多個體素，并且針對每個體素，帶符號距離場包括帶符號距離函數值，該帶符號距離函數值指示體素與組織成分的表面的距離以及該體素是在組織成分的內部還是在組織成分的外部；針對多個組織成分中的一個或更多個特定組織成分中的每一個，修改特定組織成分的帶符號距離場，從而生成特定組織成分的相應的修改后的帶符號距離場；生成肌肉骨骼系統的基于計算機的輸出表示，其中，生成輸出表示包括：針對一個或更多個特定組織成分中的每一個，基于特定組織成分的相應的修改后的帶符號距離場來生成特定組織成分的相應的輸出表面網格。
8、對于一個或更多個特定組織成分中的每一個，特定組織成分的相應的輸出表面網格可以不被多個組織成分中的其他組織成分穿透。
9、生成帶符號距離場可以包括針對每個組織成分并且針對每個體素采用以下中的一種：第一符號約定，其中，負的帶符號距離函數值指示體素位于組織成分的內部，而正的帶符號距離函數值指示體素在組織成分的外部；以及第二符號約定，其中，正的帶符號距離函數值指示體素位于組織成分的內部，而負的帶符號距離函數值指示體素在組織成分的外部。在整個該說明書中，假設使用了第一符號約定。本領域技術人員將理解：類似的邏輯(應用于第一符號約定中的邏輯)可以被用于采用第二符號約定的實施方式。
10、生成帶符號距離場可以包括采用第一符號約定，以及修改特定組織成分的帶符號距離場可以包括：從多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場；針對特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素：對于鄰近組織成分中的每一個：如果子集中的體素的原始帶符號距離函數值大于從鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離值采樣的鄰近值，則將正的修改后的帶符號距離函數值分配給子集中的體素；否則，將與子集中的體素的原始帶符號距離函數值相等的修改后的帶符號距離函數值分配給子集中的體素；或者生成帶符號距離場可以包括采用第二符號約定，以及修改特定組織成分的帶符號距離場可以包括：針對特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素，以根據與上面針對第一符號約定所述的邏輯類似的邏輯的方式修改子集中的體素的帶符號距離函數值。
11、生成帶符號距離場可以包括采用第一符號約定，以及修改特定組織成分的帶符號距離場可以包括：從多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場；針對特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素：對于鄰近組織成分中的每一個：如果鄰近組織成分具有骨骼的組織成分類型，或者組織成分以其他方式被指示為不可修改的，并且從鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離值采樣的鄰近值是負的，則向子集中的體素分配正的修改后的帶符號距離函數值；如果鄰近組織成分具有任何其他組織成分類型或者以其他方式被指示為可修改的，并且子集中的體素的原始帶符號距離函數值大于從鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離值采樣的鄰近值，則向子集中的體素分配正的修改后的帶符號距離函數值；否則，向子集中的體素分配與子集中的體素的原始帶符號距離函數值相等的修改后的帶符號距離函數值；或者生成帶符號距離場可以包括采用第二符號約定，以及修改特定組織成分的帶符號距離場可以包括：針對特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素，以根據與上面針對第一符號約定所述的邏輯類似的邏輯的方式修改子集中的體素的帶符號距離函數值。
12、從多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場可以包括：將多個組織成分中的其他組織成分中的所有組織成分標識為鄰近組織成分。
13、從多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場可以包括：將多個組織成分中的在空間上與特定組織成分交疊的組織成分標識為一個或更多個鄰近組織成分。
14、標識多個組織成分中的在空間上與特定組織成分交疊的組織成分可以包括：針對多個組織成分中的每一個生成邊界框，其中，針對多個組織成分中的每一個，邊界框包括組織成分在三維中的空間坐標范圍；以及將特定組織成分的邊界框與多個組織成分中的其他組織成分中的每一個的邊界框進行比較，從而將鄰近組織成分確定為其空間坐標范圍在三維上與特定組織成分的空間坐標范圍交疊的組織成分。
15、該方法可以包括針對特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素并且針對鄰近組織成分中的每一個：基于確定鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素在空間上與子集中的體素交疊，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于減輕用于計算機動畫的肌肉骨骼模型中的組織穿透的方法，所述方法包括：
2.根據權利要求1或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，生成所述帶符號距離場包括：針對每個組織成分，并且針對每個體素，采用以下中的一種：第一符號約定，其中，負的帶符號距離函數值指示體素位于組織成分的內部，而正的帶符號距離函數值指示體素在組織成分的外部；以及第二符號約定，其中，正的帶符號距離函數值指示體素位于組織成分的內部，而負的帶符號距離函數值指示體素在組織成分的外部。
3.根據權利要求2或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中：
4.根據權利要求2或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中：
5.根據權利要求3至4中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，從所述多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場包括：將所述多個組織成分中的其他組織成分中的所有組織成分標識為鄰近組織成分。
6.根據權利要求3至4中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，從所述多個組織成分中的其他組織
7.根據權利要求6或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，標識所述多個組織成分中的在空間上與所述特定組織成分交疊的組織成分包括：
8.根據權利要求3至7中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，包括：針對所述特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素，并且針對所述鄰近組織成分中的每一個：
9.根據權利要求8或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，針對所述特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素，并且針對所述鄰近組織成分中的每一個，確定從所述鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離值采樣的鄰近值包括：對所述鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離函數值進行插值。
10.根據權利要求9或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，對所述鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離函數值進行插值包括雙線性插值和雙三次插值中的至少一種。
11.根據權利要求2或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中：
12.根據權利要求2或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中：
13.根據權利要求11至12中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，從所述多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場包括：將所述多個組織成分中的其他組織成分中的所有組織成分標識為鄰近組織成分。
14.根據權利要求11至12中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，從所述多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場包括：將所述多個組織成分中的在空間上與所述特定組織成分交疊的組織成分標識為所述一個或更多個鄰近組織成分。
15.根據權利要求14或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，標識所述多個組織成分中的在空間上與所述特定組織成分交疊的組織成分包括：
16.根據權利要求11至15中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，包括：針對所述特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素，并且針對所述鄰近組織成分中的每一個：
17.根據權利要求16或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，針對所述特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素，并且針對所述鄰近組織成分中的每一個，確定從所述鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離值采樣的鄰近值包括：對所述鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離函數值進行插值。
18.根據權利要求17或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，對所述鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離函數值進行插值包括雙線性插值和雙三次插值中的至少一種。
19.根據權利要求11至18中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，所述偏移值Δ＝0。
20.根據權利要求11至18中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，所述偏移值Δ＞。
21.根據權利要求11至18中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，所述偏移值Δ≥0，并且所述偏移值在所述鄰近組織成分中的至少一些鄰近組織成分之間是不同的。
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【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種用于減輕用于計算機動畫的肌肉骨骼模型中的組織穿透的方法，所述方法包括：
2.根據權利要求1或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，生成所述帶符號距離場包括：針對每個組織成分，并且針對每個體素，采用以下中的一種：第一符號約定，其中，負的帶符號距離函數值指示體素位于組織成分的內部，而正的帶符號距離函數值指示體素在組織成分的外部；以及第二符號約定，其中，正的帶符號距離函數值指示體素位于組織成分的內部，而負的帶符號距離函數值指示體素在組織成分的外部。
3.根據權利要求2或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中：
4.根據權利要求2或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中：
5.根據權利要求3至4中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，從所述多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場包括：將所述多個組織成分中的其他組織成分中的所有組織成分標識為鄰近組織成分。
6.根據權利要求3至4中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，從所述多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場包括：將所述多個組織成分中的在空間上與所述特定組織成分交疊的組織成分標識為所述一個或更多個鄰近組織成分。
7.根據權利要求6或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，標識所述多個組織成分中的在空間上與所述特定組織成分交疊的組織成分包括：
8.根據權利要求3至7中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，包括：針對所述特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素，并且針對所述鄰近組織成分中的每一個：
9.根據權利要求8或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，針對所述特定組織成分的帶符號距離場的體素的子集中的每個體素，并且針對所述鄰近組織成分中的每一個，確定從所述鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離值采樣的鄰近值包括：對所述鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離函數值進行插值。
10.根據權利要求9或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，對所述鄰近組織成分的一個或更多個相應的體素的原始帶符號距離函數值進行插值包括雙線性插值和雙三次插值中的至少一種。
11.根據權利要求2或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中：
12.根據權利要求2或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中：
13.根據權利要求11至12中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，從所述多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場包括：將所述多個組織成分中的其他組織成分中的所有組織成分標識為鄰近組織成分。
14.根據權利要求11至12中任一項或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，從所述多個組織成分中的其他組織成分中標識一個或更多個鄰近組織成分和一個或更多個相應的鄰近帶符號距離場包括：將所述多個組織成分中的在空間上與所述特定組織成分交疊的組織成分標識為所述一個或更多個鄰近組織成分。
15.根據權利要求14或本文中任何其他權利要求所述的方法，其中，標識所述多個組織成...
【專利技術屬性】
技術研發人員：大衛·塞巴斯蒂安·米諾爾，
申請(專利權)人：數字王國虛擬人美國股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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