本发明属于影像处理，尤其涉及三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法及系统。
背景技术：
1、随着计算机图形学和虚拟现实技术的飞速发展，三维人体模型及动画的生成与应用已成为一个活跃的研究领域，但是现有技术均未考虑将三维人体模型动画和用户端真实人体影像实时结合起来，以便既充分挖掘三维动画技术在人体动作设计上的高效性和美观性优势，又充分挖掘用户端真实人体影像实时融入预先设计的三维模型动画后所带来的强大的用户代入感和用户优美动作姿态的正向视觉反馈，进而让用户产生极强的心流和愉悦感。
2、譬如在健身及游戏领域，已经有大量产品可以让用户跟随屏幕(譬如电视)上的模特进行健身动作或者游戏模仿，但是由于屏幕上只有模特在动作，用户自身的动作形象无法显示到模特的动作情节中，只能盲目跟练，导致用户代入感差，没有心流，同时用户也很难完全跟上模特的动作节奏，因而此类产品往往让用户感觉索然无味；譬如在自拍领域，用户渴望能够实现和演员同样优美的动作视频并融合到电影情节中，目前实现此类功能主要还是靠后期制作，工作量大，即使这样，由于用户无法做出和演员同样美观、到位的动作，加之用户的身材比例一般也不如演员，导致生成的内容不够美观，因而无法吸引到更多的用户。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提供了三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法和系统，将三维人体模型动画和用户端真实人体影像实时结合起来，以解决前述实际应用中遇到的困难，同时，本发明的方案相比传统后期制作方案，合成效率高，成本低。
2、本发明第一方面公开了三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，包括以下步骤：
3、步骤1、获取三维人体模型a的下部模型；基于三维人体模型a的上部模型所在位置生成虚拟相框，虚拟相框和下部模型构成虚实结合人体模型；
4、步骤2、基于三维人体模型a中的虚拟特征点q'和虚拟特征点p'在虚拟相框中分别生成上参考点q和下参考点p；所述上参考点q和下参考点p在成像平面上的成像位置与虚拟特征点q'和虚拟特征点p'在成像平面上的成像位置分别吻合；
5、步骤3、依次获取用户端当前产生的真实人体图像b的局部图像b1，局部图像b1对应的局部真实人体和上部模型对应的局部人体模型相对应；基于虚实结合人体模型的姿态轨迹，依次获取多个姿态的虚实结合人体模型；并依次对所述局部图像b1和所述虚实结合人体模型执行合成操作以生成连续的多个人体姿态影像，所述合成操作包括以下步骤：
6、将真实人体图像b的局部图像b1填充到虚实结合人体模型的虚拟相框对应区域，并使得真实人体图像b中真实特征点q''、真实特征点p''的位置和虚拟相框中上参考点q、下参考点p的位置分别相吻合；
7、生成填充后的虚实结合人体模型的对应人体姿态影像。
8、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，所述三维人体模型a在虚拟三维空间中处于三维空间坐标系下，所述上部模型在虚拟三维空间中所处的竖直面平行于三维空间坐标系下的xy面，所述虚拟相框所处的竖直面平行于xy面。
9、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，所述虚拟相框的z坐标基于上部模型的虚拟特征点q'的z坐标和虚拟特征点p'的z坐标生成，或所述虚拟相框的z坐标基于上部模型底面最宽处的端点的z坐标生成。
10、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，所述虚拟特征点q'为上部模型的顶端部位点，所述虚拟特征点p'为上部模型的底端部位点，所述上部模型的底端部位点位于三维人体模型a的下腹部。
11、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，其特征在于，所述三维人体模型a还包括遮挡道具，所述上部模型源自三维人体模型a位于遮挡道具上方的部分；所述遮挡道具和虚拟相框之间存在连接面，所述连接面和虚拟相框之间的相交线为局部图像b1中躯干部位的可显示底端线。
12、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，所述连接面和虚拟相框之间的相交线靠近所述下参考点p。
13、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，步骤3中虚实结合人体模型姿态轨迹包括下部模型的姿态轨迹、虚拟相框的姿态轨迹和遮挡道具的姿态轨迹，所述虚拟相框的姿态轨迹基于上部模型的姿态轨迹特征点k生成，所述遮挡道具的姿态轨迹基于所述姿态轨迹特征点k或虚拟相框生成。
14、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，所述姿态轨迹特征点k和所述虚拟特征点p'在成像平面上的成像位置吻合，所述下参考点p位于所述局部图像b1中躯干部位的可显示底端线上。
15、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，步骤3中生成的连续的多个人体姿态影像还包括通过场景移动补偿获得的场景影像，所述场景移动补偿包括场景影像基于强节奏运动轴，以强幅度进行移动和基于弱错觉运动轴，以弱幅度进行移动；
16、所述强节奏运动轴通过以下方法获得：
17、获取三维人体模型a的人体部位d的轴向运动轨迹，所述轴向运动轨迹指人体部位d连续在一条轴线上的运动轨迹，所述强节奏运动轴为轴向运动轨迹所在的轴线；所述弱错觉运动轴指三维空间中强节奏运动轴以外的轴线。
18、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，在三维空间坐标系下，当强节奏运动轴为x轴时，所述弱错觉运动轴为y轴和/或z轴；当强节奏运动轴为z轴时，所述弱错觉运动轴为x轴；当强节奏运动轴为y轴时，所述弱错觉运动轴为x轴。
19、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，所述强幅度基于所述场景影像的尺寸和/或基于所述人体部位d在强节奏运动轴的运动幅度生成，所述弱幅度小于所述强幅度。
20、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，所述人体部位d为所述下部模型上运动幅度最大的人体部位。
21、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，当所述人体部位d在强节奏运动轴上的移动方向不变时，所述场景影像在强节奏运动轴上的移动方向不变。
22、本发明第二方面公开了三维模型和用户端画面结合的人体影像生成系统，包括：
23、模型生成模块，用于获取三维人体模型a的下部模型；基于三维人体模型a的上部模型所在位置生成虚拟相框，虚拟相框和下部模型构成虚实结合人体模型；
24、参考点生成模块，用于基于三维人体模型a中的虚拟特征点q'和虚拟特征点p'在虚拟相框中分别生成上参考点q和下参考点p；所述上参考点q和下参考点p在成像平面上的成像位置与虚拟特征点q'和虚拟特征点p'在成像平面上的成像位置分别吻合；
25、影像生成模块，用于依次获取用户端当前产生的真实人体图像b的局部图像b1，局部图像b1对应的局部真实人体和上部模型对应的局部人体模型相对应；基于虚实结合人体模型的姿态轨迹，依次获取多个姿态的虚实结合人体模型；并依次对所述局部图像b1和所述虚实结合人体模型执行合成操作以生成连续的多个人体姿态影像，所述合成操作包括以下步骤：
26、将真实人体图像b的局部图像b1填充到虚实结合人体模型的虚拟相框对应区域，并使得真实人体图像b中真实特征点q''、真实特征点p''的位置和虚拟相框中上参考点q、下参考点p的位置分别相吻合；
27、生成填充后的虚实结合人体模型的对应人体姿态影像。
28、上述三维模型和用户端画面结合的人体影像生成系统，所述影像生成模块，生成的连续的多个人体姿态影像还包括通过场景移动补偿获得的场景影像，所述场景移动补偿包括场景影像基于强节奏运动轴，以强幅度进行移动和基于弱错觉运动轴，以弱幅度进行移动；
29、所述强节奏运动轴通过以下方法获得：
30、获取三维人体模型a的人体部位d的轴向运动轨迹，所述轴向运动轨迹指人体部位d连续在一条轴线上的运动轨迹，所述强节奏运动轴为轴向运动轨迹所在的轴线；所述弱错觉运动轴指三维空间中强节奏运动轴以外的轴线。
31、本发明与现有技术相比具有以下优点：将三维人体模型动画和用户端真实人体影像实时结合，既充分利用三维动画技术在人体动作设计上的高效性和美观性优势，又充分挖掘用户端真实人体影像实时融入预先设计的三维模型动画后所带来的用户代入感和优美动作姿态的良好视觉反馈，进而让用户在健身、自拍、游戏等领域应用中产生较强的心流和愉悦感，提升用户吸引力，同时合成效率高，无需繁琐的人工制作。
32、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，其特征在于，所述三维人体模型a在虚拟三维空间中处于三维空间坐标系下，所述上部模型在虚拟三维空间中所处的竖直面平行于三维空间坐标系下的xy面，所述虚拟相框所处的竖直面平行于xy面。
3.按照权利要求2所述的三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，其特征在于，所述虚拟相框的z坐标基于上部模型的虚拟特征点q'的z坐标和虚拟特征点p'的z坐标生成，或所述虚拟相框的z坐标基于上部模型底面最宽处的端点的z坐标生成。
4.按照权利要求1所述的三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，其特征在于，所述虚拟特征点q'为上部模型的顶端部位点，所述虚拟特征点p'为上部模型的底端部位点，所述上部模型的底端部位点位于三维人体模型a的下腹部。
5.按照权利要求1所述的三维模型和用户端画面结合的人体影像生成方法，其特征在于，所述姿态轨迹特征点k和所述虚拟特征点p'在成像平面上的成像位置吻合。
6.三维模型和用户端画面结合的人体影像生成系统，其特征在于，包括：
7.按照权利要求6所述的三维模型和用户端画面结合的人体影像生成系统，其特征在于，所述姿态轨迹特征点k和所述虚拟特征点p'在成像平面上的成像位置吻合。
8.按照权利要求6所述的三维模型和用户端画面结合的人体影像生成系统，其特征在于，所述三维人体模型a在虚拟三维空间中处于三维空间坐标系下，所述上部模型在虚拟三维空间中所处的竖直面平行于三维空间坐标系下的xy面，所述虚拟相框所处的竖直面平行于xy面。
9.按照权利要求6所述的三维模型和用户端画面结合的人体影像生成系统，其特征在于，所述虚拟相框的z坐标基于上部模型的虚拟特征点q'的z坐标和虚拟特征点p'的z坐标生成，或所述虚拟相框的z坐标基于上部模型底面最宽处的端点的z坐标生成。
