本文關(guān)鍵詞：基于面模型的虛擬人皮膚變形

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【摘要】：現(xiàn)如今三維虛擬人動畫在人們的生活中扮演著越來越重要的角色。無論是在動漫影視和網(wǎng)絡(luò)游戲的應(yīng)用中,還是在醫(yī)學(xué)、軍事和空間探索領(lǐng)域里,人們都可以感受到虛擬人這種逼真的類人化效果所帶來的強(qiáng)烈的視覺震撼。眾所周知,三維人體動畫是由很多不同人體姿態(tài)的關(guān)鍵幀組成。但是要想獲得逼真的人體姿態(tài)就必須構(gòu)建合適的人體模型并建立良好的人體皮膚變形機(jī)制。 三維人體皮膚變形是三維角色動畫領(lǐng)域的難點(diǎn)問題之一。由于人體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,到目前為止還沒有任何一個圖形學(xué)的模型能夠完全逼真地模仿人體的真實(shí)模型�；谶@個原因,研究學(xué)者往往得不到與真實(shí)人體皮膚變形等同的變形效果。于是他們就著手構(gòu)造更加真實(shí)的模型,但是這樣一來又會加大皮膚變形的計(jì)算開銷。針對上述問題,本文采用只有骨架層和皮膚層的面模型來進(jìn)行人體的建模,并通過相應(yīng)的皮膚變形算法來實(shí)現(xiàn)人體皮膚的變形仿真。首先,在人體骨架層構(gòu)建方面,本文根據(jù)國際建模標(biāo)準(zhǔn)H-Anim(Human-Animation)建立了簡化的人體關(guān)節(jié)點(diǎn)層次樹形結(jié)構(gòu)模型,并構(gòu)建了人體骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)動學(xué)模型；其次,在人體皮膚層模型構(gòu)造方面,本文是通過解析和讀取三維建模軟件Poser中導(dǎo)出的人體皮膚模型文件,獲得了構(gòu)造皮膚模型的數(shù)據(jù),然后通過OpenGL (Open Graphics Library)庫函數(shù)繪制出人體皮膚模型；再者,本文對缺乏骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的皮膚層模型進(jìn)行了骨架提取,并采用一種“骨骼投影近似計(jì)算”的方法來求解皮膚頂點(diǎn)的影響權(quán)重；最后,在分析了線性混合蒙皮算法容易產(chǎn)生皮膚塌陷的原因,以及用對偶四元數(shù)混合算法解決問題的不足之后,本文通過采用構(gòu)造二次貝塞爾曲線的方法對皮膚塌陷部位進(jìn)行了調(diào)整。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文采用的人體模型構(gòu)造以及皮膚變形算法能夠較好地實(shí)現(xiàn)人體皮膚變形的仿真。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.41

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本文編號：1176306