3D模型的自动骨架提取可以应用于快速建模、动画创作等多个领域,而速度和通用性是算法的两个主要考虑因素。传统的3D模型骨骼提取方法通过形态学或数学的方法在保持拓扑结构不变性的前提下提取出模型的线性骨骼,然而这类方法无法输出特定形态的骨架,其形状完全由模型的形态决定。传统方法的另一个问题在于需要的计算量较大,无法实现在移动设备上的快速算法。本文提出的面向3D卡通模型的自动绑定骨骼算法解决了上述的问题,该算法识别出模型的各个关节点,并将预设的标准骨架进行相应的变形并绑定到模型上,使用了神经网络来保证算法的通用性,采用3D-2D-3D的降维方法降低算法的计算量,保证其在移动设备上可以在1秒内完成整个骨骼绑定的工作。该算法将以3D模型的2D轮廓图作为输入,从该轮廓图中提取出一系列的候选关节点,然后从候选点中识别出适当的骨架关节点,生成的2D骨架将被提升到三维空间中,并绑定到相应的3D卡通模型上。通过这一降维的手段可以大幅度地提升算法的性能,并且由于算法针对的卡通模型对于骨架精度的要求相对较低,因此降维带来的少量精度损失也在用户可以接受的范围内。本算法可以支持人物骨架、植物骨架等不同类型的输出骨架,算法中使用了神经网络对候选关节点进行初步分类,从而提升了算法的通用性,使其可以处理多样化的卡通输入。同时,本算法还可以支持包括3D模型和2D图像的不同维度的输入数据。本文还提供了一个卡通动画编辑工具,该动画编辑工具可以帮助用户快速完成简单动画的编辑,在教育和设计等领域具有一定的应用价值。本文的贡献主要在以下几个方面:一是提出了一个3D-2D-3D的快速自动骨骼绑定流程,解决了传统的3D方法计算量大的问题,大幅度提升了算法的性能;二是设计了一个从2D轮廓中提取骨架的算法,并结合神经网络保证骨架的质量和通用性,该算法具有实现简单且耗时短的优势;三是提供了基于本文算法的卡通动画编辑器,支持用户快速建模和编辑简易动画。