【摘要】：20世紀90年代,中國科學院陸汝鈐院士提出全過程計算機輔助動畫自動生成技術,該技術將人工智能和計算機動畫技術進行創(chuàng)造性的融合,以計算機圖形學作為技術支撐實現(xiàn)3D動畫的自動創(chuàng)作過程。隨著手機通訊工具的推廣普及,中科院研究員張松懋老師在2008年提出將全過程計算機輔助動畫自動生成技術應用到手機短信載體上,并帶領實驗室課題組設計實現(xiàn)了手機3D動畫自動生成系統(tǒng)。該系統(tǒng)接收發(fā)送方短信后,先后經(jīng)過短信主題信息抽取、定性情節(jié)規(guī)劃、定量動畫計算、動畫渲染四部分處理,最終生成與短信內(nèi)容相符的3D動畫片發(fā)送給短信接收方。虛擬攝像機運動規(guī)劃是手機3D動畫系統(tǒng)中必不可少的一項重要功能,包括定性規(guī)劃和定量計算兩大部分。攝像機定性規(guī)劃模塊在定性情節(jié)規(guī)劃的基礎上,完成拍攝目標的選取和鏡頭拍攝屬性的規(guī)劃;攝像機定量計算模塊在定量動畫計算得到人物、布局、動作、燈光等動畫數(shù)據(jù)的基礎上設計無障礙的拍攝路徑,向觀眾呈現(xiàn)場景中的主要內(nèi)容,以達到表現(xiàn)短信主題的目的。攝像機運動規(guī)劃的研究是手機3D動畫自動生成課題中的難點和重點。手機3D動畫自動生成系統(tǒng)的原版攝像機規(guī)劃中,隨機生成的拍攝手法與短信主題聯(lián)系不夠緊密,針對這個問題,本文首次提出基于導演知識庫的攝像機定性分層規(guī)劃:第一層以系統(tǒng)定性情節(jié)規(guī)劃輸出為基礎,根據(jù)原語規(guī)則推理得到對應動畫場景主題內(nèi)容的拍攝手法;第二層基于上層得到的拍攝手法完成鏡頭組合的選擇任務。以攝影領域成熟的理論研究作為背景,基于語義網(wǎng)技術構建的攝像機導演知識庫分為本體庫和規(guī)則庫兩部分,本體庫定義攝像機拍攝手法的分類及其各種屬性,規(guī)則庫體現(xiàn)攝影領域在不同場景下使用的拍攝規(guī)則。目前系統(tǒng)設計了效果較為理想的13條高級攝影原語,實現(xiàn)了與高級攝影原語相對應的27種鏡頭屬性規(guī)則具體方案。在攝像機運動規(guī)劃定量計算部分,本文設計并實現(xiàn)了基于八叉樹的攝像機全局路徑規(guī)劃。采用八叉樹結構對場景進行劃分,給出了場景生成樹算法來自動標注場景的障礙物和可規(guī)劃自由空間,并建立場景中自由節(jié)點的面鄰接圖。給出了基于鄰接圖的路徑搜索算法,根據(jù)攝像機定性規(guī)劃參數(shù)選擇較優(yōu)的路徑,最終生成平滑連續(xù)、無障礙的攝像機拍攝路徑。選取手機3D動畫自動生成系統(tǒng)從2017年12月到2018年4月接收的618條短信進行性能評估實驗。其中成功執(zhí)行基于導演知識庫的攝像機規(guī)劃的短信占所有短信的66.18%,說明構建的導演本體庫和規(guī)則庫可以實現(xiàn)攝像機定性規(guī)劃中超過一半以上的短信數(shù)據(jù)覆蓋,從而有效提高對于短信主題的表達能力。618條短信中執(zhí)行攝像機全局路徑規(guī)劃短信有326條,占所有短信的52.75%,表明攝像機全局路徑規(guī)劃的有效性。攝像機運動規(guī)劃觀賞性實驗中觀眾對動畫指標“動畫整體效果較為滿意”、“拍攝目標明確”、“拍攝目標未被遮擋”和“拍攝路徑流暢”效果的綜合評價達到3.88分(五分制),表明攝像機全局路徑規(guī)劃有利于攝像機在運動路徑中避障問題的解決并生成平滑穩(wěn)定的攝像機拍攝路徑。
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TN948.41

【參考文獻】

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本文編號：2724542