專利名稱：數(shù)字化卡通智能動檢系統(tǒng)及動檢方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無紙卡通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字化卡通智能動檢系統(tǒng)及動檢方法。
背景技術(shù)：
動檢儀，又稱線拍儀，是動畫片導(dǎo)演用于檢驗動作設(shè)計和原畫質(zhì)量的儀器。它一般由高精度攝像頭、視頻采集卡、拍攝云臺和處理軟件等四個部分組成。近年來，隨著計算機技術(shù)在卡通動漫領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛以及“無紙動畫”理念的不斷推廣，動畫制作行業(yè)對動檢儀技術(shù)平臺的要求也越來越高。但是目前國內(nèi)推出的幾款動檢儀，如北京笛生公司推出的笛生線拍儀、宇杰卡通動畫線拍系統(tǒng)等依然按照傳統(tǒng)動畫制作的要求來設(shè)計，采用的還是利用專業(yè)高清攝像頭來拍攝手繪稿，然后合成視頻進(jìn)行查看的流程，不但需要手工進(jìn)行畫稿的排序，而且無法實現(xiàn)手繪稿和數(shù)字圖稿之間的融合使用，智能化程度較低；此外，專業(yè)的攝像頭需要專業(yè)的視頻采集卡與之配套使用，這也導(dǎo)致上述公司出品的線拍儀代價高昂，不符合當(dāng)前動畫產(chǎn)業(yè)制作成本不斷降低的發(fā)展趨勢， 也難以滿足目前數(shù)字化卡通動畫制作的要求。目前國內(nèi)推出的動檢儀普遍采用拍攝系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)+網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案，其中拍攝系統(tǒng)包括高精度攝像頭、專業(yè)視頻采集卡和拍攝云臺等三部分；軟件系統(tǒng)包括拍攝圖像的輸入、攝影表生成、AVI格式視頻輸出以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)人膫€部分，總體上屬于傳統(tǒng)動畫制作模式。如笛生動畫線拍儀由網(wǎng)絡(luò)線拍軟件(實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸)、專業(yè)視頻捕捉卡、專業(yè)彩色攝像機和專用拍攝架等四部分組成，其中，線拍軟件主要包括鏡頭創(chuàng)建拍攝、編排攝影表、單鏡頭播放多鏡頭播放、輸出AVI格式視頻文件等功能，從其系統(tǒng)的組成可以看出，笛生動畫線拍儀主要的目的還是為了實現(xiàn)對原畫手繪稿的拍攝數(shù)字化，然后通過輸出AVI格式視頻查看動畫的運動規(guī)律和線條的準(zhǔn)確率，屬于傳統(tǒng)的動畫制作模式；宇杰卡通動畫線拍系統(tǒng)也是一款專為中大規(guī)模動畫制作公司設(shè)計開發(fā)的線拍系統(tǒng)。它可以完成包括原動畫畫稿拍攝、排表、播放、修改合成及網(wǎng)絡(luò)傳輸一系列動畫設(shè)計輔助工作，其組成和笛生動畫線拍系統(tǒng)的組成大同小異，也是依靠高精度的攝像頭和專業(yè)級的視頻采集卡來完成數(shù)據(jù)采集工作，然后通過人工編排攝影表來組織采集的原畫數(shù)據(jù)。此外，炫魔科技新一代移動數(shù)字線拍系統(tǒng)是北京炫魔科技有限公司出品的，它的技術(shù)方案和笛生、宇杰的技術(shù)方案基本一樣，所不同的是它支持手寫板對畫稿進(jìn)行直接修改，并采用專用拍攝定位板來實現(xiàn)拍攝時原畫稿位置的一致，其技術(shù)出發(fā)點還是基于傳統(tǒng)的動畫制作模式。綜上所述，目前國內(nèi)主要的線拍(動檢)系統(tǒng)都是基于傳統(tǒng)動畫制作的模式而設(shè)計制造的，其技術(shù)流程如圖I所示。通過對比研究目前國內(nèi)主要的線拍儀技術(shù)方案，我們認(rèn)為目前國內(nèi)線拍系統(tǒng)技術(shù)方案的缺陷主要在于以下幾點I、硬件受限較多，成本較高，且維護(hù)困難。因為一般的攝像頭的鏡頭光學(xué)畸變都比較大，使拍攝得到的原畫圖像產(chǎn)生變形，影響導(dǎo)演對動畫角色運動規(guī)律和線條的檢查效果，因此為了降低鏡頭畸變對拍攝效果的影響，目前的技術(shù)方案中往往采用專業(yè)攝像頭和視頻采集卡，從而增加了線拍儀在硬件方面的限制，維護(hù)比較困難，而且專業(yè)攝像頭和視頻采集卡的成本比較高，導(dǎo)致線拍儀的價格也比較昂貴，難以符合當(dāng)前動畫產(chǎn)業(yè)降低成本的大趨勢；2、線拍軟件的智能化程度不高，效率較低。線拍儀的主要目的是為了導(dǎo)演對動畫角色的運動規(guī)律和原畫的線條進(jìn)行檢查，因此需要把原畫稿按照一定的順序和層次進(jìn)行排列與合成，工作量比較大。目前線拍儀的技術(shù)方案中，都是依靠人工來編排攝影表，并設(shè)定原畫稿的順序，而且需要通過專業(yè)的定位板來保證拍攝圖像相互之間的位置準(zhǔn)確，使得整個過程效率低下且容易出錯；3、線拍軟件缺乏圖像處理等技術(shù)處理手段，難以實現(xiàn)原畫的層次合成以及實時的修補。因為原畫稿在繪制過程中，往往采用分層繪制的方法(即把不同人物，相同人物的不同部位分為多個層次，在多張紙稿上進(jìn)行繪制)，因此在動檢過程中，需要把原畫的各個層合成到一起進(jìn)行檢查。此外，原畫稿的數(shù)量比較多，動畫角色的動作也往往不能滿足導(dǎo)演的要求，因此在動檢過程中進(jìn)行修補原畫幀的現(xiàn)象也比較普遍。但目前的線拍系統(tǒng)缺乏有效的圖像處理等技術(shù)手段，只能依靠手工來解決上述問題，效率極低，出錯率較高，難以滿足當(dāng)前數(shù)字化動畫生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前國內(nèi)線拍儀系統(tǒng)存在的諸多缺陷，本發(fā)明的數(shù)字化卡通智能動檢系統(tǒng)及動檢方法采用圖像處理技術(shù)和模式識別等自動化技術(shù)，解決線拍儀硬件復(fù)雜、軟件智能化低、缺乏有效技術(shù)手段等問題，利用普通硬件和圖像處理、模式識別等技術(shù)實現(xiàn)線拍儀結(jié)構(gòu)的簡化和原畫處理過程的智能化，降低成本，提高效率，以適應(yīng)當(dāng)前動畫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢和滿足數(shù)字化卡通動畫制作流程的需要。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種數(shù)字化卡通智能動檢系統(tǒng)，其特征是包括校正模塊、原畫采集模塊、原畫合成模塊和視頻預(yù)覽模塊；校正模塊，根據(jù)格網(wǎng)板上的控制點和圖像上對應(yīng)的量測點進(jìn)行解算，得到攝像頭的校正參數(shù)，用于校正攝像頭的鏡頭畸變；原畫采集模塊，用于完成原畫稿圖像的獲取和編號存儲，包括攝像頭驅(qū)動、序號和圖層自動識別、目錄自動編排等功能；原畫合成模塊，用于完成原畫稿圖像的格式轉(zhuǎn)換和圖層合成，包括格式轉(zhuǎn)換、圖像合成、視頻輸出等功能；視頻預(yù)覽模塊，用于完成原畫稿的動檢過程，包括單幀預(yù)覽、全部預(yù)覽功能。一種數(shù)字化卡通智能動檢方法，包括以下步驟I)通過校正模塊解算校正參數(shù)解算校正參數(shù)，是指利用格網(wǎng)板上的控制點真實坐標(biāo)和由攝像頭拍攝得到的格網(wǎng)板圖像上對應(yīng)點的量測坐標(biāo)聯(lián)立方程組，按照多項式方程組的答解方法解算校正參數(shù)的過程；2)通過校正模塊對掃描原畫稿進(jìn)行圖像校正是指利用原畫稿上的三個定位孔中心確定拍攝圖像的旋轉(zhuǎn)角和偏移量，然后對圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，使拍攝得到的原畫稿圖像在像空間上進(jìn)行對準(zhǔn)，從而便于圖層合并和動作檢查；3)通過原畫采集模塊依次獲取原畫稿圖像并自動排序是指利用基于多模板匹配的字符和數(shù)字識別技術(shù)識別原畫稿上的順序號碼，然后根據(jù)順序號碼對掃描得到的圖像按照一定規(guī)則進(jìn)行命名和排序；4)如果有數(shù)字原畫稿，導(dǎo)入原畫稿序列，并按照步驟3的方法自動排序5)通過原畫合成模塊合并原畫的圖層是指利用像素透明和圖像合并技術(shù)，把兩幅或幾幅掃描圖像合并為一幅圖像的過程，圖像合并后可以更加有利于進(jìn)行掃描畫稿的預(yù)覽和檢查；6)通過視頻預(yù)覽模塊輸出視頻序列；7)完成預(yù)覽檢查。所述的解算校正參數(shù)的過程主要包括以下幾個步驟I)量測格網(wǎng)板上的控制點平面坐標(biāo)，平面坐標(biāo)單位為毫米；2)利用動檢儀拍攝平臺對格網(wǎng)板進(jìn)行拍攝，得到其數(shù)字圖像；3)量測并記錄圖像上與實測控制點相對應(yīng)的像點坐標(biāo)；4)把量測得到的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換公式如下xc = j*px ；yc = i*py(I)其中，Xc;、y。代表某一控制點在圖像上的平面坐標(biāo)，單位為毫米，i，j分別代表該控制點在圖像上的像素行、列號，單位為像素，Px, Py則分別代表圖像在X，y方向，即圖像的行方向和列方向上的分辨率，單位為毫米/像素；5)解算畸變參數(shù)，根據(jù)控制點的量測坐標(biāo)和真實坐標(biāo)聯(lián)立方程組，攝像頭的畸變可表示為如下方程式

權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化卡通智能動檢系統(tǒng)，其特征是包括校正模塊、原畫采集模塊、原畫合成模塊和視頻預(yù)覽模塊；校正模塊，用于根據(jù)格網(wǎng)板上的控制點和圖像上對應(yīng)的量測點進(jìn)行解算，得到攝像頭的校正參數(shù)，用于校正攝像頭的鏡頭畸變；原畫采集模塊，用于完成原畫稿圖像的獲取和編號存儲，包括攝像頭驅(qū)動、序號和圖層自動識別、目錄自動編排等功能；原畫合成模塊，用于完成原畫稿圖像的格式轉(zhuǎn)換和圖層合成，包括格式轉(zhuǎn)換、圖像合成、視頻輸出等功能；視頻預(yù)覽模塊，用于完成原畫稿的動檢過程，包括單幀預(yù)覽、全部預(yù)覽功能。
2.一種數(shù)字化卡通智能動檢方法，其特征是包括以下步驟1)通過校正模塊解算校正參數(shù)解算校正參數(shù)，是指利用格網(wǎng)板上的控制點真實坐標(biāo)和由攝像頭拍攝得到的格網(wǎng)板圖像上對應(yīng)點的量測坐標(biāo)聯(lián)立方程組，按照多項式方程組的答解方法解算校正參數(shù)的過程；2)通過校正模塊對掃描原畫稿進(jìn)行圖像校正是指利用原畫稿上的三個定位孔中心確定拍攝圖像的旋轉(zhuǎn)角和偏移量，然后對圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移計算，使拍攝得到的原畫稿圖像在像空間上進(jìn)行對準(zhǔn)，從而便于圖層合并和動作檢查；3)通過原畫采集模塊依次獲取原畫稿圖像并自動排序是指利用基于多模板匹配的字符和數(shù)字識別技術(shù)識別原畫稿上的順序號碼，然后根據(jù)順序號碼對掃描得到的圖像按照一定規(guī)則進(jìn)行命名和排序；4)如果有數(shù)字原畫稿，導(dǎo)入原畫稿序列，并按照步驟3的方法自動排序5)通過原畫合成模塊合并原畫的圖層是指利用像素透明和圖像合并技術(shù)，把兩幅或幾幅掃描圖像合并為一幅圖像的過程，圖像合并后可以更加有利于進(jìn)行掃描畫稿的預(yù)覽和檢查；6)通過視頻預(yù)覽模塊輸出視頻序列；7)完成預(yù)覽檢查。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字化卡通智能動檢方法，其特征是所述的解算校正參數(shù)的過程主要包括以下幾個步驟1)量測格網(wǎng)板上的控制點平面坐標(biāo)，平面坐標(biāo)單位為毫米；2)利用動檢儀拍攝平臺對格網(wǎng)板進(jìn)行拍攝，得到其數(shù)字圖像；3)量測并記錄圖像上與實測控制點相對應(yīng)的像點坐標(biāo)；4)把量測得到的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換公式如下
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字化卡通智能動檢方法，其特征是所述的所說的圖像校正的過程包括如下步驟1)采用模板匹配，得到三個定位孔中心在掃描圖像中的位置信息，算法描述如下；模板匹配就是根據(jù)已知的模式到另一幅圖上尋找相應(yīng)模式的過程，實質(zhì)上就是研究一幅圖中是否存在某一種模板的影像的過程；設(shè)模板T在搜索圖S上平移，模板覆蓋的那塊搜索圖叫子圖S(i，j)，i，j為這塊子圖的左上角像素點在S圖上的坐標(biāo)，稱為參考點。比較T和S(i，j)的內(nèi)容，如果兩者一致，則 T和S(i，j)之差接近于零，在比較過程中可以用下列兩種測度之一來衡量T和S(i，j)的相似程度
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字化卡通智能動檢方法，其特征是所述的原畫稿圖像自動排序的過程包括如下步驟
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字化卡通智能動檢方法，其特征是所述的合并原畫的圖層的過程包括如下步驟1)設(shè)定掃描圖像的透明像素值，因為原畫稿底稿一般都是白色，而在灰度圖像中，白色灰度值為255，考慮到攝像頭拍攝時候的色彩失真，因此，透明像素值設(shè)定為200-255 ；2)拆分原畫稿序號，查找原畫稿的子圖層；3)合并圖層，設(shè)兩個圖層經(jīng)過校正后的掃描原畫稿分別為F(i，j)和G(i，j)，且F(i， j)壓蓋G(i，j)，即F(i，j)的層號小于G(i，j)的層號，則合并后的圖像FG(i，j)通過如下的公式計算最后預(yù)覽檢查合格，完成動檢處理。
全文摘要
一種數(shù)字化卡通智能動檢系統(tǒng)，其特征是包括校正模塊、原畫采集模塊、原畫合成模塊和視頻預(yù)覽模塊；校正模塊，用于根據(jù)格網(wǎng)板上的控制點和圖像上對應(yīng)的量測點進(jìn)行解算，得到攝像頭的校正參數(shù)，用于校正攝像頭的鏡頭畸變；原畫采集模塊，用于完成原畫稿圖像的獲取和編號存儲，包括攝像頭驅(qū)動、序號和圖層自動識別、目錄自動編排等功能；原畫合成模塊，用于完成原畫稿圖像的格式轉(zhuǎn)換和圖層合成，包括格式轉(zhuǎn)換、圖像合成、視頻輸出等功能；視頻預(yù)覽模塊，用于完成原畫稿的動檢過程，包括單幀預(yù)覽、全部預(yù)覽功能。本發(fā)明有效節(jié)約制作成本、有效提高動檢效率、有效保證動動檢質(zhì)量的優(yōu)點。
文檔編號G06T13/00GK102592302SQ20111044790
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者張寶印, 沈?qū)W如 申請人:江蘇如意通動漫產(chǎn)業(yè)有限公司