CN109859327A - 一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法及装置，通过捕捉了用户的动作视频后，根据用户的动作视频实时重建用户运动姿态，再将用户运动姿态与形象替身的模型数据相结合，生成虚拟用户形象，并且将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加，使得游艺游戏机内的虚拟用户形象能够在虚拟动画场景内完成与用户的动作视频中一模一样的动作，提高用户的游戏体验性，解决了缺乏将用户的动作实时融入游戏场景的功能，存在的用户的体验性差，融入性不高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及游艺设备技术领域，尤其涉及一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法及装置。
背景技术
随着人们生活水平的提高，越来越多的人选择游戏游艺机这一娱乐方式。游戏游艺机声、光、图像内容的结合玩家操作器械亲身体验而获得独特的娱乐体验，倍受人们喜爱。
现有游戏游艺机主要分为两类，一类是纯机械电子设备，这类没有游戏内容和显示内容的显示屏，如抓娃娃机、推币机、儿童摇摆机等；另一类是有显示屏显示游戏内容，有操作控制端，如跳舞机、枪机、打斗机、VR游戏机、Xbox、PS等。
现有的游戏游艺机中，在一些用户体感游戏的体验过程中，用户只能看到自己操控手柄后，在显示屏中显示的游戏的结果，缺乏将用户的动作实时融入游戏场景的功能，存在用户的体验性差，融入性不高的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法及装置，解决了缺乏将用户的动作实时融入游戏场景的功能，存在的用户的体验性差，融入性不高的技术问题。
本发明实施例提供了一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法，包括：
获取采集的用户的动作视频；
根据用户的动作视频重建用户运动姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹；
调取形象替身的模型数据；
将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象；
调取虚拟动画场景；
将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加合成视频流并推送至显示单元进行显示。
可选地，还包括：
获取采集的用户的人声音频；
调取形象替身的声音模型；
将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频，得到形象替身的音频流；
将音频流与视频流结合并推送至显示单元进行显示，同时推送至音频单元进行播放。
可选地，将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频具体包括：
通过分离和补偿的方式将用户的人声音频中说话人的音高、音强、音质和音长进行独立调整，使得人声音频中说话人的音色、音调和语速转换为形象替身的声音模型中的音色、音调和语速，得到形象替身的模拟音频。
可选地，将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频还包括：
通过时域上的插值和抽剪改变形象替身的模拟音频的长度；
通过短时傅立叶变换将时域信号转化到频域上，调整相位谱、幅度谱以及幅度谱的谱包络形状，达到将形象替身的模拟音频的基频和共振峰位置分离，并分别进行调整。
可选地，获取采集的用户的动作视频之前还包括：
获取用户触发的指令信息，指令信息携带有用户选择的形象替身。
本发明实施例提供了一种结合虚拟与现实的动画场景构建装置，包括：
第一获取单元，用于获取采集的用户的动作视频；
重建单元，用于根据用户的动作视频重建用户运动姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹；
第一调取单元，用于调取形象替身的模型数据；
第一合成单元，用于将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象；
第二调取单元，用于调取虚拟动画场景；
第二合成单元，用于将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加合成视频流并推送至显示单元进行显示。
可选地，还包括：
第二获取单元，用于获取采集的用户的人声音频；
第三调取单元，用于调取形象替身的声音模型；
第三合成单元，用于将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频，得到形象替身的音频流；
第四合成单元，用于将音频流与视频流结合并推送至显示单元进行显示，同时推送至音频单元进行播放。
可选地，第三合成单元还用于通过分离和补偿的方式将用户的人声音频中说话人的音高、音强、音质和音长进行独立调整，使得人声音频中说话人的音色、音调和语速转换为形象替身的声音模型中的音色、音调和语速，得到形象替身的模拟音频。
可选地，第三合成单元还用于通过时域上的插值和抽剪改变形象替身的模拟音频的长度；通过短时傅立叶变换将时域信号转化到频域上，调整相位谱、幅度谱以及幅度谱的谱包络形状，达到将形象替身的模拟音频的基频和共振峰位置分离，并分别进行调整。
可选地，还包括
第三获取单元，用于获取用户触发的指令信息，指令信息携带有用户选择的形象替身。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明通过捕捉了用户的动作视频后，根据用户的动作视频实时重建用户运动姿态，再将用户运动姿态与形象替身的模型数据相结合，生成虚拟用户形象，并且将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加，使得游艺游戏机内的虚拟用户形象能够在虚拟动画场景内完成与用户的动作视频中一模一样的动作，提高用户的游戏体验性，解决了缺乏将用户的动作实时融入游戏场景的功能，存在的用户的体验性差，融入性不高的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建装置的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建装置的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法及装置，解决了缺乏将用户的动作实时融入游戏场景的功能，存在的用户的体验性差，融入性不高的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法的一个实施例，包括：
101、获取采集的用户的动作视频；
需要说明的是，在用户进行游戏的过程中，实时采集用户的动作视频并上传，因此首先需要获取采集的用户的动作视频。
102、根据用户的动作视频重建用户运动姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹；
需要说明的是，在获取到采集的用户的动作视频后，将根据用户的动作视频重建用户动作姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹，本发明实施例中，具体使用基于批量运动数据姿态估计策略的局那几神经网络，使用Mask R-CNN框架分割在像素级别识别用户的轮廓的任务，具体实现过程如下：
1、锚点排序和过滤：
可视化第一阶段区域提案网络的每个步骤，并显示正负锚点以及锚箱细化。
2、边界框改进；
3、遮罩生成；
4、激活图层：
检查不同层的激活以寻找有用的差异迹象(全零或随机噪点)。
Mask R-CNN
Mask R-CNN(区域卷积神经网络)是一个两阶段框架：第一阶段扫描图像并生成提议(可能包含对象的区域)。第二阶段对提案进行分类并生成边界框和蒙版。
基于Mask R-CNN框架提取到人物对象的遮罩，通过主机中视频编辑组件将人物对象从背景中分割出来。
103、调取形象替身的模型数据；
需要说明的是，用户在游戏开始前，一般会预先选定自己想要替换的形象替身，即调取形象替身的模型数据。
104、将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象；
需要说明的是，在重建了用户运动姿态后，将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象。
105、调取虚拟动画场景；
需要说明的是，游艺游戏机中还会存在预先保存好的虚拟动画场景，需要调取虚拟动画场景。
106、将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加合成视频流并推送至显示单元进行显示；
需要说明的是，在虚拟动画场景中，会有虚拟用户形象的动作区域，基于此讲生成的虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加，合成完整视频流推送至显示单元进行显示，使得用户能够在游戏过程中，从显示单元上看到与自己动作一致的虚拟用户形象存在于虚拟动画场景中。
本发明实施例通过捕捉了用户的动作视频后，根据用户的动作视频实时重建用户运动姿态，再将用户运动姿态与形象替身的模型数据相结合，生成虚拟用户形象，并且将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加，使得游艺游戏机内的虚拟用户形象能够在虚拟动画场景内完成与用户的动作视频中一模一样的动作，提高用户的游戏体验性，解决了缺乏将用户的动作实时融入游戏场景的功能，存在的用户的体验性差，融入性不高的技术问题。
以上是对本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法的一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法的另一个实施例进行说明。
请参阅图2，本发明提供了一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法的另一个实施例，包括：
201、获取用户触发的指令信息，指令信息携带有用户选择的形象替身；
需要说明的是，在游戏正式开始前，首先获取用户触发的指令信息，该指令信息携带有用户选择的形象替身，为了后续调取形象替身的各种数据作为指引。
202、获取采集的用户的动作视频；
需要说明的是，在用户进行游戏的过程中，实时采集用户的动作视频并上传，因此首先需要获取采集的用户的动作视频。
203、根据用户的动作视频重建用户运动姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹；
需要说明的是，在获取到采集的用户的动作视频后，将根据用户的动作视频重建用户动作姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹，本发明实施例中，具体使用基于批量运动数据姿态估计策略的局那几神经网络，使用Mask R-CNN框架分割在像素级别识别用户的轮廓的任务，具体实现过程如下：
1、锚点排序和过滤：
可视化第一阶段区域提案网络的每个步骤，并显示正负锚点以及锚箱细化。
2、边界框改进；
3、遮罩生成；
4、激活图层：
检查不同层的激活以寻找有用的差异迹象(全零或随机噪点)。
Mask R-CNN
Mask R-CNN(区域卷积神经网络)是一个两阶段框架：第一阶段扫描图像并生成提议(可能包含对象的区域)。第二阶段对提案进行分类并生成边界框和蒙版。
基于Mask R-CNN框架提取到人物对象的遮罩，通过主机中视频编辑组件将人物对象从背景中分割出来。
204、调取形象替身的模型数据；
需要说明的是，用户在游戏开始前，一般会预先选定自己想要替换的形象替身，即调取形象替身的模型数据。
205、将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象；
需要说明的是，在重建了用户运动姿态后，将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象。
206、调取虚拟动画场景；
需要说明的是，游艺游戏机中还会存在预先保存好的虚拟动画场景，需要调取虚拟动画场景。
207、将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加合成视频流；
需要说明的是，在虚拟动画场景中，会有虚拟用户形象的动作区域，基于此讲生成的虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加，合成完整视频流。
208、获取采集的用户的人声音频；
需要说明的是，除了采集用户的动作以外，还可以采集用户的声音，由此获取到采集的用户的人声音频。
209、调取形象替身的声音模型；
需要说明的是，每一个不同的形象替身可以预先设计不同的声音模型，其音色、音质和音调等均有差异，对应获取的指令信息调取形象替身的声音模型。
210、将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频，得到形象替身的音频流；
具体地，将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频具体包括：
通过分离和补偿的方式将用户的人声音频中说话人的音高、音强、音质和音长进行独立调整，使得人声音频中说话人的音色、音调和语速转换为形象替身的声音模型中的音色、音调和语速，得到形象替身的模拟音频；
通过时域上的插值和抽剪改变形象替身的模拟音频的长度；
通过短时傅立叶变换将时域信号转化到频域上，调整相位谱、幅度谱以及幅度谱的谱包络形状，达到将形象替身的模拟音频的基频和共振峰位置分离，并分别进行调整。
211、将音频流与视频流结合并推送至显示单元进行显示，同时推送至音频单元进行播放；
需要说明的是，在得到音频流后，将音频流与视频流结合成为音视频流，推送至显示单元进行显示，同时还推送至音频单元进行播放，使得用户能够在游戏过程中，从显示单元上看到与自己动作一致的虚拟用户形象存在于虚拟动画场景中，而当用户选择提取游戏数据时，还可以提取到完整的音视频流以便分享。
本发明实施例通过捕捉了用户的动作视频后，根据用户的动作视频实时重建用户运动姿态，再将用户运动姿态与形象替身的模型数据相结合，生成虚拟用户形象，并且将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加，使得游艺游戏机内的虚拟用户形象能够在虚拟动画场景内完成与用户的动作视频中一模一样的动作，提高用户的游戏体验性，解决了缺乏将用户的动作实时融入游戏场景的功能，存在的用户的体验性差，融入性不高的技术问题。进一步地，本发明实施例还可以实现音频流的转换和结合，使得用户能够在提取游戏数据后，分享完整的音视频流。
以上是对本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法的另一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建装置的一个实施例进行说明。
请参阅图3，本发明提供了一种结合虚拟与现实的动画场景构建装置的一个实施例，包括：
第一获取单元301，用于获取采集的用户的动作视频；
重建单元302，用于根据用户的动作视频重建用户运动姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹；
第一调取单元303，用于调取形象替身的模型数据；
第一合成单元304，用于将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象；
第二调取单元305，用于调取虚拟动画场景；
第二合成单元306，用于将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加合成视频流并推送至显示单元进行显示。
以上是对本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建装置的一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种结合虚拟与现实的动画场景构建装置的另一个实施例进行说明。
请参阅图4，本发明提供了一种结合虚拟与现实的动画场景构建装置的另一个实施例，包括：
第三获取单元401，用于获取用户触发的指令信息，指令信息携带有用户选择的形象替身；
第一获取单元402，用于获取采集的用户的动作视频；
重建单元403，用于根据用户的动作视频重建用户运动姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹；
第一调取单元404，用于调取形象替身的模型数据；
第一合成单元405，用于将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象；
第二调取单元406，用于调取虚拟动画场景；
第二合成单元407，用于将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加合成视频流；
第二获取单元408，用于获取采集的用户的人声音频；
第三调取单元409，用于调取形象替身的声音模型；
第三合成单元410，用于将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频，得到形象替身的音频流；
第四合成单元411，用于将音频流与视频流结合并推送至显示单元进行显示，同时推送至音频单元进行播放。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种结合虚拟与现实的动画场景构建方法，其特征在于，包括：
获取采集的用户的动作视频；
根据用户的动作视频重建用户运动姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹；
调取形象替身的模型数据；
将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象；
调取虚拟动画场景；
将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加合成视频流并推送至显示单元进行显示。
2.根据权利要求1所述的结合虚拟与现实的动画场景构建方法，其特征在于，还包括：
获取采集的用户的人声音频；
调取形象替身的声音模型；
将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频，得到形象替身的音频流；
将音频流与视频流结合并推送至显示单元进行显示，同时推送至音频单元进行播放。
3.根据权利要求2所述的结合虚拟与现实的动画场景构建方法，其特征在于，将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频具体包括：
通过分离和补偿的方式将用户的人声音频中说话人的音高、音强、音质和音长进行独立调整，使得人声音频中说话人的音色、音调和语速转换为形象替身的声音模型中的音色、音调和语速，得到形象替身的模拟音频。
4.根据权利要求3所述的结合虚拟与现实的动画场景构建方法，其特征在于，将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频还包括：
通过时域上的插值和抽剪改变形象替身的模拟音频的长度；
通过短时傅立叶变换将时域信号转化到频域上，调整相位谱、幅度谱以及幅度谱的谱包络形状，达到将形象替身的模拟音频的基频和共振峰位置分离，并分别进行调整。
5.根据权利要求1所述的结合虚拟与现实的动画场景构建方法，其特征在于，获取采集的用户的动作视频之前还包括：
获取用户触发的指令信息，指令信息携带有用户选择的形象替身。
6.一种结合虚拟与现实的动画场景构建装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取采集的用户的动作视频；
重建单元，用于根据用户的动作视频重建用户运动姿态，包括用户的轮廓以及用户的运动轨迹；
第一调取单元，用于调取形象替身的模型数据；
第一合成单元，用于将重建的用户运动姿态与形象替身结合，生成虚拟用户形象；
第二调取单元，用于调取虚拟动画场景；
第二合成单元，用于将虚拟用户形象与虚拟动画场景叠加合成视频流并推送至显示单元进行显示。
7.根据权利要求6所述的结合虚拟与现实的动画场景构建装置，其特征在于，还包括：
第二获取单元，用于获取采集的用户的人声音频；
第三调取单元，用于调取形象替身的声音模型；
第三合成单元，用于将用户的人声音频通过预处理转换为形象替身的模拟音频，得到形象替身的音频流；
第四合成单元，用于将音频流与视频流结合并推送至显示单元进行显示，同时推送至音频单元进行播放。
8.根据权利要求7所述的结合虚拟与现实的动画场景构建装置，其特征在于，第三合成单元还用于通过分离和补偿的方式将用户的人声音频中说话人的音高、音强、音质和音长进行独立调整，使得人声音频中说话人的音色、音调和语速转换为形象替身的声音模型中的音色、音调和语速，得到形象替身的模拟音频。
9.根据权利要求8所述的结合虚拟与现实的动画场景构建装置，其特征在于，第三合成单元还用于通过时域上的插值和抽剪改变形象替身的模拟音频的长度；通过短时傅立叶变换将时域信号转化到频域上，调整相位谱、幅度谱以及幅度谱的谱包络形状，达到将形象替身的模拟音频的基频和共振峰位置分离，并分别进行调整。
10.根据权利要求6所述的结合虚拟与现实的动画场景构建装置，其特征在于，还包括
第三获取单元，用于获取用户触发的指令信息，指令信息携带有用户选择的形象替身。
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