基于自适应网格的角色变形结果

基于自适应网格的二维角色变形方法，通过自适应网格的平滑变形特性，实现角色图像的平滑变形，在本实验中主要检验自适应网格的平滑变形特性，通过与Capel^[57]的图像变形方法以及Igrarashi^[15]的方法比较，验证该方法用于二维角色变形的有效性以及对提高变形结果真实性的贡献。

实验1：Frog实验结果及分析

本节的第一组实验是使用Igrarashi^[15]文章中的Frog图像作为原始角色，说明简化骨骼信息的获取、自适应网格构建方法，并通过与其他变形方法进行比较，说明本方法可以避免一些不合理结果的特性。

对于Frog角色图像来说，其主要变形区域主要在其四肢部分，针对这几部分划定简化骨骼。该角色的其简化骨骼信息如图3-8所示，其中图3-8a所示为Frog角色中的关节点及其连接关系示意图，图3-8b所示为该角色的各段骨骼宽度标定示意图。

图3-8 Frog简化骨骼示意图

a）关节点及其连接关系 b）简化骨骼框架

Frog角色的简化骨骼包含12个关节点和4条骨骼链，该角色的自适应网格状态如图3-9所示，其中图3-9a所示为初始状态的自适应网格，图中三角带区域ABCD为完整的四个非首尾关节点的自适应网格，区域1～8是8个首尾关节点退化了的自适应网格，只保留了一个长度补足矩形。图3-9b所示为初始状态的自适应网格覆盖在角色图像上的效果，可以看出所有关节点的自适应网格将变形区域包含其中。图3-9c是使用自适应网格进行剔除变形区域图像的第二背景图像。

图3-9 Frog角色的自适应网格

a）自适应网格 b）自适应网格的覆盖效果 c）第二背景图像

本章的变形方法应用于Frog图像的变形结果如图3-10所示，对于该图像，变形区域为肘与膝盖区域，而该区域的角色图像宽度小、单位长度面积贡献小，容易发生尖角等失真。图3-10 a所示为原图像，图3-10b所示为Steve Capel方法的变形结果，从图中可以看出，对于肘关节的弯曲，Steve Capel的方法出现很明显的尖角问题，这是由于没有综合考虑各区域之间的过渡关系造成的。图3-10c所示为Igarashi的变形结果，该方法在肘部弯曲时也出现不真实的结果，这是由于肘部关节处顶点较少，占的权值较小，最小化求解自由顶点的位置时过度变形造成的。图3-10d所示为本章变形方法的变形结果，从图中可以看出，对于同一个变形动作来说，本章的方法能够较好地实现骨骼角色变形，在肘关节和膝盖等部位避免尖角等失真。

图3-10 本章与其他方法的Frog变形结果比较1

a）原图像 b）Capel方法的结果 c）Igarashi方法的结果 d）本章方法的结果

如图3-11所示为Igarashi方法与本章所提出的方法应用到Frog角色上的另一组变形结果比较，由图中可以看出，本方法可以比Igarashi方法能够产生更平滑的变形结果。

图3-11 本章与其他方法的Frog变形结果比较2

a）Igarashi方法的结果 b）本章方法的结果

实验2：Frog2实验结果及分析(www.xing528.com)

本章的第二组实验是使用从网络中获取的图片Frog，为与上一个实验中的Frog区分，重新命名为Frog2。通过使用Capel的FFD变形方法、Igarashi的变形方法以及本章提出的基于自适应网格的变形方法，对该角色图像进行变形，比较其变形结果，说明本方法在降低变形结果失真方面的有效性。

Frog2角色的简化骨骼与自适应网格如图3-12所示，使用该变形网格，实现的变形结果如图3-13c所示，图3-13a和图3-13b分别是Capel方法的变形结果和Igarashi方法的变形结果，从图中可以看出本章的方法可以提供更平滑的、失真度更小的变形结果，可以有效地避免关节点周围的尖角等不合理结果。

图3-12 Frog2的简化骨骼和自适应网格

a）原图像 b）简化骨骼 c）自适应网格

图3-13 不同方法的Frog2变形结果比较

a）Capel方法的结果 b）Igarashi方法的结果 c）本章方法的结果

实验3：Girl实验结果及分析

本章的第三组实验是使用从网络中获取的实验图片Girl，不同方法对Girl图像的变形结果如图3-14所示，图3-14a所示为原图像，图3-14b所示为Capel方法的变形结果，从图中可以看出，对于膝盖关节这样的弯曲仿真，该方法将出现尖角问题。图3-14c为Igarashi的变形结果，该方法在膝盖处出现变细的现象，这是由于他的方法使用的是全局面积保持，而不是局部面积保持。图3-14d所示为本章变形方法应用于Girl角色的变形结果，从图中可以看出，对于同一个变形动作来说，本章的方法能够较好地实现骨骼角色变形，在肘关节和膝盖等部位避免尖角等失真。

实验4：其他角色的实验结果

本章的第四组实验使用从网络中获取的另外三幅图片，应用基于自适应网格的变形方法进行变形，进一步说明本章方法的有效性和适应性，变形结果如图3-15所示。图3-15a、图3-15d和图3-15f分别为来源于网络的Sketch图片、Deer图片和Dancer图片，从这些图片的变形结果中可以进一步说明本章变形方法的适用性。

图3-14 不同方法的Girl变形结果比较

a）原图像 b）Capel方法的结果 c）Igarashi方法的结果 d）本章方法的结果

图3-15 其他角色变形结果

a）Sketch原图像 b）本章方法的变形结果 c）本章方法的变形结果 d）Deer原图像 e）本章方法的变形结果 f）Dancer原图像 g）本章方法的变形结果