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基于视频的虚拟人群运动仿真技术研究

吕敏  
【摘要】:虚拟仿真在计算机动画领域是非常热门的话题。现在虚拟仿真技术的应用领域应用非常广泛,数字城市,场馆仿真,地产漫游,室内设计等领域都有着虚拟仿真技术的应用。在虚拟的环境中,虚拟人群行为仿真可以对人的行为,感知,规划,认知方式和行为进行模拟,从而更真实体现人群的特性。现有的方法在形成大规模人群的过程效率还不是很高,基于代理人的方法是基于一定规则的,规则是人为定义的,具有局限性。基于上述不足,本文将故事板的概念和纹理合成算法引入进来,能够高效的形成大规模人群;实验数据源来源于视频中真实的人群,最终形成高仿真性的虚拟人群动画。 本位的主要内容如下: 首先,本文的数据源来自于视频。视频中包含小规模的人群,从视频中截取关键帧,提取初始帧的位置、人物朝向、路径、状态等信息,指导初始人群的站位。提取后续帧序列中的人物路径信息,指导人群的运动。 其次,对故事板进行定义,将三维视频中的人群信息提取出来,集成到二维的故事板。不同信息以不同的形式呈现在故事板中。这些信息包括位置、路径、方向、状态等,对应故事板中构成图形的像素位置、颜色、图形的朝向等,达到能将三维真实人群的信息建立模型,进行数学描述的目的。 再次,考虑到需要将人群的规模进行扩大需求。引入基于块的纹理合成算法。能将小群体高效的扩充成大规模人群。纹理合成算法能处理一些几何细节问题,这些问题很难用传统的数学的模型或者经验模型来实现。进一步保证了了合成后大规模人群效果的真实感。 最后,将合成的大规模人群故事板中的三维信息提取出来。保存到数据文件中。在Virtools中从数据文件中提取人群数据,结合简单的碰撞检测算法,形成最终的人群动画。 本文的系统建立在Virtools3D虚拟实境编辑软件和Visual Studio2010的基础上,使用3D Max进行场景建模。


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