三维虚拟人皮肤逼真变形方法的评估

论文摘要

虚拟人(virtual human或computer synthesized characters)是人在计算机生成空间(虚拟环境)中的几何特性与行为特性的表示,随着虚拟人在虚拟现实、娱乐、外科手术模拟等方面越来越广泛的应用,实时逼真地显示虚拟人越来越重要。而虚拟人表面皮肤位于整个人体的外表面,是虚拟人最重要也是非常精细和复杂的部分,皮肤的实时逼真变形对整个虚拟人的实时性和逼真性具有至关重要的影响。本文主要是把目前比较成功的四种皮肤变形方法按几何的方法分为基于表面模型法和基于多层次模型法两类,并对其评估1)基于表面模型的两种算法广义交叉截面方法、基于广义交叉截面法的全身皮肤实时变形方法的比较和评估广义交叉截面方法:将任意皮肤网格模型的顶点进行分组,通过对广义交叉截面的处理实现皮肤的变形驱动。实现了在不改变顶点结构的前提下驱动任意皮肤网格模型,保持了原模型的细节,获得了更精细的皮肤变形特征,取得了逼真的效果。但是截面是在标准状态下得到的,对任意给定的表面模型虚拟人并不适用。基于广义交叉截面法的全身皮肤实时变形方法:完善了已有的广义交叉截面法,针对人体全身各处的特点提出了多种灵活有效的截面分组法,实现了人体运动状态下的全身皮肤实时变形,但是分组规则复杂,运用插值调整关节时取样点不能太多,不能满足实时性需求。2)基于多层次模型的两种算法基于人体测量学数据误差约束的四肢皮肤变形方法和简化的三阶NFFD变形算法的比较和评估。对四肢皮肤变形在一定范围内满足了实时性和逼真性,但对全身皮肤变形并不适用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题内容、技术思路及研究意义
• 1.3.1 课题内容
• 1.3.2 技术思路
• 1.4 本论文的内容安排
• 第2章 虚拟人皮肤变形方法综述
• 2.1 三维人体几何表示方法
• 2.2 皮肤表示及几何建模方法
• 2.2.1 虚拟人皮肤表示方法
• 2.2.2 虚拟人皮肤几何建模方法
• 2.3 皮肤变形方法
• 2.3.1 刚性变形（Rigid deformations）
• 2.3.2 局部变形算子法（JLD）
• 2.3.3 骨架驱动变形又叫“蒙皮”算法
• 2.3.4 基于实例的插值变形方法
• 2.3.5 轮廓线法.又称交叉截面法
• 2.4 虚拟人皮肤变形方法小结
• 第3章 虚拟人皮肤变形方法评估
• 3.1 基于表面模型的方法
• 3.1.1 广义交叉截面法
• 3.1.2 基于广义交叉截面法的全身皮肤实时变形
• 3.2 基于多层次模型的方法
• 3.2.1 基于人体测量学数据误差约束的四肢皮肤变形方法
• 3.2.2 简化的三阶NFFD变形算法
• 3.3 总结
• 3.3.1 各种方法优缺点
• 3.3.2 实验结果比较
• 3.3.3 结论
• 第4章 结束语
• 4.1 主要工作与本文贡献
• 4.2 进一步的工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢