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《浙江大学》 2008年
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虚拟环境中的虚拟人技术研究

任利锋  
【摘要】: 本文针对化身的建模、虚拟人的运动控制、以及包含虚拟人的复杂场景的实时绘制等关键环节开展研究工作,并就相关技术提出改进算法。 在化身建模的研究上,本文改进了已有模型定制算法对模型中相邻分段的拼接问题。模型定制算法用从照片中提取的外形特征修改通用的模型,获得一个既具有方便动画处理所需的内部结构,又反映个体外观细节的模型。该类算法对软硬件的需求低,但已有算法生成的模型容易造成运动时相邻分段不能良好拼接。本文提出一种基于轴和切割线的方式来参数化分段内的点,并通过对邻接处的点进行平滑的局部调整,保持运动后的准确对接。其他能达到同样拼接效果的方法要求通用模型必须具有严格的拓扑连接关系,本文算法并没有类似限制。 在虚拟人运动控制的研究上,本文提出了一种实时的动画路径编辑算法。该算法根据用户交互指定的路径从捕获的行走动画数据中搜寻合适的帧,并加以重新组织,生成沿该路径行走的新动画序列。算法的核心思想是利用运动图对捕获数据进行分割、匹配和重组,然而已有算法中运动图的构造利搜索算法效率低下,无法达到实时要求。本文算法在构造运动图时聚类相似帧以减少跳转点个数,并在搜索时通过标记和缓存以减少重复计算。实验结果证明该算法可以达到交互所需的实时性要求。 本文还提出了一种自适应的实时算法来绘制包含虚拟人的动态复杂场景。该算法利用可见性裁剪、层次细节和图像缓存等加速算法,并根据各物体的重要性和总的绘制时间预算为场景中的每个物体选择合适的绘制方案,最终将整个场景以尽可能高的真实感绘制出来。本文算法使用速度等参数来计算动态物体的重要性,并且采用视角和人群密度等参数修正虚拟人的重要性,使得算法更好地适用于绘制包含虚拟人的大规模场景。 最后,本文介绍包含虚拟人技术的应用系统:团体操演练系统。该系统用虚拟人表示参与排练的队员,并提供路径规划以及实时绘制演练结果的功能。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP391.9

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【参考文献】
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