基于面模型的虚拟人皮肤变形

发布时间：2017-11-12 14:30

本文关键词：基于面模型的虚拟人皮肤变形

【摘要】：现如今三维虚拟人动画在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。无论是在动漫影视和网络游戏的应用中,还是在医学、军事和空间探索领域里,人们都可以感受到虚拟人这种逼真的类人化效果所带来的强烈的视觉震撼。众所周知,三维人体动画是由很多不同人体姿态的关键帧组成。但是要想获得逼真的人体姿态就必须构建合适的人体模型并建立良好的人体皮肤变形机制。三维人体皮肤变形是三维角色动画领域的难点问题之一。由于人体结构复杂,到目前为止还没有任何一个图形学的模型能够完全逼真地模仿人体的真实模型。基于这个原因,研究学者往往得不到与真实人体皮肤变形等同的变形效果。于是他们就着手构造更加真实的模型,但是这样一来又会加大皮肤变形的计算开销。针对上述问题,本文采用只有骨架层和皮肤层的面模型来进行人体的建模,并通过相应的皮肤变形算法来实现人体皮肤的变形仿真。首先,在人体骨架层构建方面,本文根据国际建模标准H-Anim(Human-Animation)建立了简化的人体关节点层次树形结构模型,并构建了人体骨架关节点之间的运动学模型；其次,在人体皮肤层模型构造方面,本文是通过解析和读取三维建模软件Poser中导出的人体皮肤模型文件,获得了构造皮肤模型的数据,然后通过OpenGL (Open Graphics Library)库函数绘制出人体皮肤模型；再者,本文对缺乏骨架关节点数据的皮肤层模型进行了骨架提取,并采用一种“骨骼投影近似计算”的方法来求解皮肤顶点的影响权重；最后,在分析了线性混合蒙皮算法容易产生皮肤塌陷的原因,以及用对偶四元数混合算法解决问题的不足之后,本文通过采用构造二次贝塞尔曲线的方法对皮肤塌陷部位进行了调整。实验结果表明,本文采用的人体模型构造以及皮肤变形算法能够较好地实现人体皮肤变形的仿真。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.41

【参考文献】

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