基于Kinect的骨骼动画技术研究

发布时间：2017-05-01 02:05

  本文关键词：基于Kinect的骨骼动画技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：骨骼动画（Skeletal Animation）技术是游戏和动画领域经常使用的关键技术。其过程是建立互相相连的骨骼，将角色模型的顶点与其绑定，并使其运动。然后对骨骼采集关键帧中的姿态，采用插值技术得出过渡帧，驱动模型产生动画。骨骼并不会在动画中显示，由始至终都是运用在驱动角色运动的过程中。 骨骼姿态的关键帧采集一般是使用动作捕捉技术完成。传统动作捕捉技术的制作成本高、周期长、架设难度大，并且需要专门的场地，不适小成本的动画与游戏制作。不过随着近年游戏和动漫产业的飞速发展，诞生大量中小企业，因此小成本骨骼动画制作的需求日益增加。传统的动作捕捉技术不能满足小本制作的需求。因此，有人开始研究利用Kinect捕捉的骨骼动画系统。可是当前相关的文章和产品都只能驱动专门以Kinect默认骨骼层次建立的蒙皮模型。另外，现有的文章并没有详细给出如何将骨骼旋转数据从Kinect摄像机坐标系转到Direct3D世界坐标系的转换方法与原理。 本文设计与实现了基于Kinect的骨骼动画系统，可以满足上述的需求。利用自研的三维渲染引擎和微软研发的Kinect体感设备，，系统可以在不需预设的场地，快速实现骨骼动画从捕捉到实时播放的各种功能。
【关键词】：骨骼动画 Kinect 动作捕捉 3D引擎
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP317.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 骨骼动画12-13
• 1.2.2 Kinect 设备13-14
• 1.3 本文主要工作14-15
• 1.4 本文组织架构15-16
• 第二章 相关技术研究现状16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 骨骼动画16-20
• 2.2.1 介绍16
• 2.2.2 骨骼层次16-18
• 2.2.3 蒙皮网格模型18
• 2.2.4 蒙皮算法18-19
• 2.2.5 软件蒙皮19
• 2.2.6 硬件蒙皮19-20
• 2.3 动作捕捉20-21
• 2.3.1 定义与优点20
• 2.3.2 光学动作捕捉系统20
• 2.3.3 电磁动作捕捉系统20
• 2.3.4 机械动作捕捉系统20-21
• 2.4 Kinect 动作捕捉系统21-24
• 2.4.1 硬件21
• 2.4.2 Kinect 开发包21-22
• 2.4.3 数据规范22-23
• 2.4.4 骨骼跟踪23
• 2.4.5 Skeleton 类23-24
• 2.5 实时三维引擎24-26
• 2.5.1 三维引擎的简单介绍24-25
• 2.5.2 光照模型的基本概念25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 系统总体设计27-31
• 3.1 引言27
• 3.2 系统需求分析27-29
• 3.2.1 传统三维动画技术27-28
• 3.2.2 Kinect 与骨骼动画28-29
• 3.3 系统设计目标29
• 3.4 系统架构29-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第四章 基于 Direct3D 的三维渲染引擎31-50
• 4.1 引言31
• 4.2 综述31-32
• 4.3 可编程渲染管线32-33
• 4.4 导演类33-37
• 4.5 WinMain 函数37-38
• 4.6 顶点着色器38-44
• 4.7 片元着色器44-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第五章 基于 Kinect 的骨骼动画子系统50-64
• 5.1 引言50
• 5.2 骨骼动画子系统50-58
• 5.2.1 蒙皮模型管理类50-51
• 5.2.2 增加骨骼相关的类51-53
• 5.2.3 加载骨骼层次53-56
• 5.2.4 模型渲染流程56-57
• 5.2.5 硬件蒙皮实现57-58
• 5.3 KinectController 类58-59
• 5.4 骨骼数据转换59-62
• 5.4.1 简介59-60
• 5.4.2 提取旋转信息60
• 5.4.3 建立对应关系60-61
• 5.4.4 转换过程61-62
• 5.5 本章小结62-64
• 第六章 实验与测试64-69
• 6.1 实验64
• 6.2 系统环境64
• 6.3 模型骨骼绑定关系64-65
• 6.4 实验截图65-68
• 6.5 实验结论68
• 6.6 本章小结68-69
• 总结与展望69-70
• 参考文献70-72
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果72-73
• 致谢73-74
• 答辩委员会对论文的评定意见74

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本文编号：338001