基于特征的群体造型建模方法研究

发布时间：2017-11-01 02:04

  本文关键词：基于特征的群体造型建模方法研究

  更多相关文章： 群体动画 角色建模 NURBS结构线 谷脊线 隐式曲面 网格模型简化

【摘要】：近年来，随着动漫发展的日新月异，计算机群体动画受到了更多的重视，已成为三维动画的热门。计算机群体动画定义为在计算机环境中，对遵守相同行为规则的具有智能的一群独立个体的模拟。由于具有准确、智能以及操作性强的特点，计算机群体动画已经在动漫动画、大型网络游戏制作、交通管理、人群疏散和灾难逃生等方面取得了很好的效果。群体动画需求的增多对其技术的要求也越来越高，设计出一套高效的制作方法及制作工具成为当务之急。 虽然传统的群体动画制作技术创作了许多优秀的动画片，但其存在一些缺陷，如群体角色造型单一，多样性差；创作动画片的效率低，成本高；创作的动画片占用空间大，实时处理速度慢。 在群体动画的创作过程中，需要设计一种方法来辅助动画设计师通过电脑快速高效地生成新颖独特且容量小的三维群体造型。 本文提出基于特征的群体造型建模方法，将模型的NURBS结构线及谷脊线特征用于群体造型建模，并基于谷脊线特征对模型进行简化。 （1）提出一种基于特征的群体造型建模方法。 “特征”体现在两个方面。第一，基于细粒度的特征划分，根据不同部件的特征对其进行划分，进而采用适应其特征的建模方法；第二，基于特征的层次化建模，根据NURBS结构线与谷脊线的不同点将其分别用于轮廓建模与细节建模。 （2）提出一种基于NURBS结构线进化和组装的群体造型轮廓建模方法。 该方法的操作对象为一个复杂模型，操作过程是对其NURBS结构线进行变形，操作结果是生成形态各异的复杂模型群体。首先将复杂模型分成不同的部件，然后对每个部件应用遗传算法生成部件库，最后对部件库中的每个部件应用微粒群算法组装生成形态各异的复杂模型群体。 （3）提出一种基于谷脊线特征的交互式群体造型细节建模方法。 该方法的操作对象是较精细的模型部件，操作过程是对其谷脊线特征进行变形，操作结果是生成细节各异的模型。首先提取精细模型的谷脊线，然后对谷脊线进行变形，最后更新模型。 （4）提出一种基于谷脊线特征的三维网格模型简化方法。 该方法的操作对象是网格模型，操作过程是进行网格模型简化，操作结果是生成占用空间小的隐式曲面模型。首先利用基于隐式曲面的方法获得网格模型的特征点，然后利用基于紧支持基函数的方法得到隐式曲面模型。 实验结果表明：本文提出的轮廓建模方法适用于复杂模型的群体造型，可以高效生成轮廓多种多样的复杂模型群体；本文提出的细节建模方法对模型的谷脊特征进行操作，不仅过程高效，而且生成的模型在细节上表现出更多的多样性，，弥补了轮廓建模的不足；本文提出的网格模型简化方法在更好的体现褶皱、尖角、凿痕、边界等重要特征的同时提高模型的压缩比，且生成的隐式曲面模型比网格模型具有更高的光滑度和逼真度。
【关键词】：群体动画 角色建模 NURBS结构线 谷脊线 隐式曲面 网格模型简化
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 目录4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 研究背景及意义10-11
• 1.3 三维动画造型设计面临的问题11-12
• 1.4 论文的主要工作及创新点12
• 1.5 组织结构12-16
• 第二章 相关工作16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 群体造型研究现状16-18
• 2.3 三维网格模型简化研究现状18-19
• 2.4 遗传算法研究现状19-21
• 2.5 NURBS 结构线研究现状21
• 2.6 谷脊线研究现状21
• 2.7 本章小结21-22
• 第三章 基于特征的群体造型建模系统22-26
• 3.1 引言22
• 3.2 ACIS/HOOPS 介绍22-23
• 3.3 OPENGL 介绍23-24
• 3.4 基于特征的群体造型建模系统介绍24-26
• 第四章 基于 NURBS 结构线的三维模型轮廓建模方法26-32
• 4.1 引言26
• 4.2 NURBS 结构线介绍26-28
• 4.3 基于遗传算法的 NURBS 结构线变形28-29
• 4.4 基于微粒群算法的部件组合29-30
• 4.5 方法实现及实验结果30-31
• 4.6 本章小结31-32
• 第五章 基于谷脊线特征的交互式三维模型细节建模方法32-40
• 5.1 引言32
• 5.2 谷脊线介绍32
• 5.3 基于隐式曲面的谷脊线提取方法32-34
• 5.3.1 隐式曲面拟合33
• 5.3.2 曲率估计33
• 5.3.3 脊点追踪33-34
• 5.3.4 脊顶点连接34
• 5.3.5 阈值34
• 5.4 谷脊线特征的变形34-35
• 5.5 更新模型35
• 5.6 方法实现及实验结果35-39
• 5.7 本章小结39-40
• 第六章 基于谷脊线特征的三维网格模型简化方法40-50
• 6.1 引言40-41
• 6.2 基于谷脊线获取模型特征点41
• 6.2.1 提取谷脊线41
• 6.2.2 获取脊线附近的点41
• 6.3 基于紧支持基函数的多级模型恢复方法恢复模型41-44
• 6.3.1 非特征点的取随机点41
• 6.3.2 恢复成隐式曲面41-44
• 6.4 方法实现及实验结果44-49
• 6.5 本章小结49-50
• 第七章 总结与展望50-52
• 7.1 总结50
• 7.2 展望50-52
• 参考文献52-56
• 攻读硕士学位期间的主要成果56-58
• 致谢58-59

【参考文献】

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本文编号：1124735