交互式服装实时动画的研究与实现

提出了一种基于物理模型且与人体模型相结合的交互式服装实时动画的方法.在以往的研究中,人们提出了许多的交互式服装运动的方法,但这些方法的一个主要缺点是复杂高、计算效率低,无法满足实时交互式服装设计与动画的要求.文中提出的方法首先根据服装本身的物理特性,通过减少弹簧的类型来简化"质点-弹簧"模型;其次,利用"半刚性复杂摆"模型经向与纬向约束分开计算的优点;最后,根据服装与人体模型之间碰撞检测存在的局部性,通过时间与空间相关性来加速碰撞检测.因此大大减少了计算,确保了稳定性;运用跨平台语言java3D实现了与人体模型相结合的交互式服装的实时动画,并且可直接通过IE浏览器应用于电子商务与服装三维虚拟展示,达到了理想的实验结果.     

基于物理模型的交互式服装实时动画

提出了一种用于实现基于物理模型的交互式服装实时动画的方法。由于基于物理的服装模型本身与碰撞检测涉及大量的计算,因此随人体运动的交互式服装实时动画一直是一个具有挑战性的课题。为了提高模拟性能,首先简化经典的“质点-弹簧”模型,并利用“半刚性-复杂摆”模型经向与纬向约束分开计算的优点;其次,在服装与人体之间的碰撞检测采用椭圆包围盒的检测方法,并根据碰撞检测本身存在的局部性,通过时间与空间相关性来加速。实验结果证明,本文方法与传统的方法相比,大量减少了计算,完全可以实现随人体运动的交互式服装实时动画。     

一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画方法

实时服装动画生成技术能够为三维虚拟角色实时地生成逼真的服装动态效果,在游戏娱乐、虚拟服装设计展示等领域有着广泛的应用前景.其难点在于如何建立服装动画计算模型,在实时计算的前提下获得最佳的服装动画生成效果.在对服装模型与人体模型在运动过程中发生的位置冲突(collision,也称碰撞)进行分析的基础上,研究并提出了一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画计算模型.首先,根据服装动画样本数据中服装与人体发生位置冲突的信息,对服装与人体的运动相关性进行分析;在此基础上,提出并实现一种新的混合策略,将具有较好服装动态模拟效果的动力学计算模型与具有较高计算效率的几何变形方法进行混合,建立支持实时计算且效率可动态控制的服装动画计算模型.实验结果表明,该计算模型能够实时地生成具有较好视觉逼真性的服装动画.     

基于角色几何碰撞体估计的实时服装仿真

提出了一种快速处理三维服装仿真中角色与服装碰撞的方法.该方法能够满足交互式实时仿真环境的需求.在预处理阶段,根据蒙皮动画的特点,将角色的几何形状以球和简化凸包等简单碰撞体进行估计.在实时模拟阶段,这些碰撞体跟随骨架运动并代替角色模型网格完成与虚拟服装之间的碰撞处理.此外,为了能够快速计算碰撞响应信息,该方法还利用外围映射机制进一步开发了相交测试的空间局部性.实验结果表明,应用该方法可以有效避免衣片与角色模型之间的相互穿透,同时大幅度地减少碰撞处理计算量.实时仿真系统对于复杂服装网格仍然保持了较高的模拟帧速率.     

唇读技术在角色动画交互中的研究与应用

在角色动画制作过程中,为了实现表演者与角色模型的实时交互,使角色动画的表情、口型与声音一致,创作出真实自然的角色动画,提出了一种基于唇读技术的交互式角色面部动画制作方法的设计方案,以降低面部动画的难度,提高角色动画的制作质量与效率。     

具有真实感的三维人脸动画

具有真实感的三维人脸模型的构造和动画是计算机图形学领域中一个重要的研究课题.如何在三维人脸模型上实时地模拟人脸的运动,产生具有真实感的人脸表情和动作,是其中的一个难点.提出一种实时的三维人脸动画方法,该方法将人脸模型划分成若干个运动相对独立的功能区,然后使用提出的基于加权狄里克利自由变形DFFD(Dirichlet free-form deformation)和刚体运动模拟的混合技术模拟功能区的运动.同时,通过交叉的运动控制点模拟功能区之间运动的相互影响.在该方法中,人脸模型的运动通过移动控制点来驱动.为了简化人脸模型的驱动,提出了基于MPEG-4中脸部动画参数FAP(facial animation parameters)流和基于肌肉模型的两种高层驱动方法.这两种方法不但具有较高的真实感,而且具有良好的计算性能,能实时模拟真实人脸的表情和动作.     

结合一种面-面碰撞检测算法的服装动态模拟

实时的服装动态模拟一直是计算机动画的研究热点。在回顾弹性模型及其碰撞问题的相关研究工作的基础上，采用基于质点－弹簧模型的动态模拟方法，产生了虚拟3D模特表面的服装动态效果。其中考虑了织物的非理想弹性属性和变化的空气流作用力，并针对系统实现的瓶颈－服装和人体的碰撞问题，提出一种碰撞检测算法。     

基于多近似模型的交互式遗传算法

人的疲劳向题是交互式遗传算法的核心问题,它制约了交互式遗传算法在复杂优化问题中的应用.为了解决该问题,本文提出基于多近似模型的交互式遗传算法.该算法首先将搜索空间划分,然后利用传统交互式遗传算法得到的数据,在不同子空间生成不同的近似模型,最后采用该模型近似人对进化个体的评价,从而减少人评价的数量,有效解决人的疲劳问题.算法性能分析及在服装进化设计系统中的应用验证了其有效性.     

结合动力学模拟的手绘服装动画生成

手绘服装动画是艺术化绘制风格与服装运动规律的结合体,将手绘风格与服装运动模拟相融合,提出一种高效生成具有手绘效果的服装动画方法.通过手绘图来指定服装动画的艺术效果,并基于逆向动力学原理,采用非线性优化方法从用户输入的手绘图中恢复出服装运动的动力学参数;在此基础上,设计实现了基于广义的中间帧插值方法和结合显式动作数据的外推方法,自动生成用户所期望的、与手绘图风格一致的服装动画序列.实验结果表明,该方法可有效地生成融合服装物理运动属性并保留动画师手绘风格的服装动画,显著提高了手绘服装动画的制作效率.     

基于双层候选集的快速人体-服装冲突检测

冲突检测是人体-服装动画研究的核心技术之一,已有的层次冲突检测方法在处理服装变形时需要对层次节点进行大量更新,计算复杂度高,难以满足实时检测的要求,针对人体和服装的特殊位置关系和运动规律,提出一种基于双层候选集的实时冲突检测方法.首先为服装模型的每个顶点建立可能发生位置冲突的人体模型面片候选集,利用候选集的母子双层结构剔除绝大多数不可能发生冲突的图元.该候选集相对于已有的层次方法具有更快的更新速度且具有较好的独立性,便于并行处理;在确定可能冲突的图元后,采用GPU片段程序来加速大规模图元间的相交测试.实验结果表明,该方法检测迅速准确,对一般人体-服装模型(10000面以下)能达到30～75帧/s的实时处理.     

基于个性化定制的交互式蒙版擦除动画设计与实现

随着虚拟现实技术和移动互联网技术的飞速发展,众多商家希望通过移动端实现 交互式蒙版擦除动画。然而目前在个性化实时定制、交互性等方面存在问题。为此,设计了一 种基于个性化定制的交互式蒙版擦除动画方法,包括个性化定制模块和交互式蒙版擦除动画可 视化模块,其中个性化定制模块实现了定制数据的初始化处理,交互式蒙版擦除动画可视化模 块实现了移动端甩动—可视化终端蒙版擦除—后台数据查询编辑的交互式蒙版擦除动画。搭建 了原型系统并进行了实验测试,测试结果表明,该系统可以实现移动端约 2 000 次甩动的实时 同步擦除动画可视化。     

Flash动画元件的综合应用

Flash是一款优秀的网页动画制作软件,是交互式动画设计工具,具有许多优点。此款软件将音乐、声音、动画融合在一起,用以制作高品质的网页动画效果。基于此,讲述了元件的三种类型,即"图形"、"影片剪辑"、"按钮"的基本制作过程,介绍了元件三种类型的创建方法。掌握三种元件的综合应用,对提高元件制作水平具有实际意义。     

三维服装物理-几何实时混合模拟

为了获得服装模拟的实时性和真实感效果,提出一种融合几何变形方法和物理变形方法的服装模拟混合计算模型.通过分析服装-人体动态间隙量和服装局部细节复杂度,构造服装区域划分因子;根据区域划分因子将三维服装模型划分为紧身层、浮贴层和宽松层,其中紧身层和浮贴层的变形计算分别采用蒙皮模型和近刚性模型来保证服装模拟的实时计算效率,宽松层采用具备较好服装动态模拟效果的物理模型;最后对不同的计算模型分别实施相应的碰撞处理方法.实验结果表明,文中方法能够获得较为真实高效的三维服装实时模拟结果.     

基于交互式遗传算法的服装风格偏好模型的研究

交互式遗传算法通过交互式的手段以用户对个体的评估来替代传统遗传算法的适应度函数设计.提出并设计了一个基于交互式遗传算法的获取服装风格款式偏好模型的算法,通过交互获取用户的主观评分,结合部件对服装风格的影响度,并应用遗传算法得到用户对服装风格款式的偏好模型.     

基于分形维数的地表模型多分辨率动态绘制

以基于分形维数的树状结构组织三维地表网格模型,实现了与视点相关的连续多分辨率地表模型简化及实时绘制.算法分为预处理和实时绘制两个阶段.在预处理阶段,通过分形维数评价地表的复杂度,建立自适应的树状结构,计算出所有顶点的误差值.在绘制阶段,则根据视距、视角等因素动态地确定需保留的顶点集,并采用受限四叉树方法实时三角化得到所需分辨率下的三角网格近似模型.该算法具有两个优点:一个是地表模型的分层区域划分考虑了地形本身的复杂度;另一个是建立了视点相关各参数与所采用的分辨率表示的直接关系.实验表明,此算法简单、有效,支持对地表模型的交互式实时动态绘制.     

面向交互式动画创作结构化剧本的生成

为了减少传统动画制作中手工劳动,实现高效的动画剧本创作,提出了一种面向交互式动画创作的结构化动画剧本生成模型并加以实现。通过一个实际样例阐述了该模型在剧本生成过程的具体应用,并对其结果进行分析,验证了模型的有效性。     

服装动画中人体运动与服装变形的相关性学习

针对服装动画中人体运动与服装变形的关系,首先对服装动画中人体运动特征和服装变形特征进行定义和提取;其次建立多套服装在多种人体运动下的高精度服装动画实例数据,并基于4种机器学习模型从实例中学习二者之间的关系.对不同学习模型进行实验的结果表明,由于服装动画中人体运动与服装变形之间存在较强的相关性,因此利用人体运动可以较为准确地预测服装的变形分布;相比BP神经网络,广义回归神经网络和支持向量机等方法,随机森林模型可以更有效地获取人体运动与服装变形的关系,最终误差可控制在理想范围内.     

光度立体三维重建算法

提出一种三维表面重建方法，以便快速准确地获得三维模型．首先获取控制光照和视角条件下的3幅图像，采用光度立体视觉的方法计算表面法向量，并在基于高度的全局优化和局部特征保持的基础上，通过金字塔式多尺度逼近，由表面法向量恢复三维表面信息．实验表明，这是一种简易快速的三维重建算法，在游戏三维建模、交互式动画等方面有着广泛的应用．     

动态3维场景中多角色动画的交互式模拟研究

当前角色动画的合成大多是在预设的场景中,采用导入与角色骨骼模型匹配的运动捕获数据的方法,这就满足不了多种拓扑结构的骨骼模型和实时变化场景的需要。针对上述问题,提出重定向运动捕获数据到多个任意骨骼拓扑结构的算法,通过采用以实时3维动态寻径算法为基础的角色智能寻径模型,结合语音用户接口代替图形用户接口的方法,实现虚拟角色在动态3维场景中的真实感运动。实验结果表明,本方法可以合成流畅而逼真的,与环境实时交互的角色动画,提高了数据重用性,降低了动画合成成本,满足不同动态3维场景中动画合成的需要。     

基于运动传播和Isomap分析的三维人脸动画编辑与合成

提出一种三维人脸动画数据编辑与合成的有效方法,使用户可以在三维人脸模型上选定控制点,并在二维平面上指定表情动作的约束条件.根据人脸动画数据训练一个先验概率模型,将较少的用户约束传播到人脸网格的其他部分,从而生成完整生动的人脸表情;通过Isomap学习算法对三维人脸动画知识进行建模,并结合用户指定的关键帧拟合高维曲面上的平滑测地线,以自动合成新的人脸动画序列.实验结果表明,该方法可以直观地对人脸动画的生成进行交互式控制,并能生成较为逼真的表情动画.