三维人物动画关键技术研究与实现.pdf

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1、ResearchonKeyTechnologiesof3DCharacterAnimationandItsImplementationSpecialty：InformationandCommunicationEngineeringMasterDegreeCandidate：LiuH)uiSupervisor：P煦￡ZQ坠旦曼幻iCollegeofInformationScience&EngineeringCentralSouthUniversityChangShaHunanP．R．C原创性声明本

2、人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。作者签名：关于学位论文使用授权说明本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位

3、论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：——导师签名——El期：——年一月一日摘要随着虚拟现实技术的飞速发展，三维人物动画作为其中重要的组成部分，在三维游戏、建筑规划、影视娱乐、医疗仿真等诸多领域得到了广泛的应用。人物动画的制作主要包括角色模型的创建和运动控制两部分。其中运动控制又分为动画动作的制作和路径规划。在虚拟现实视景仿真中，对三维人物动画的模拟不仅涉及到模型的精细度、动画的逼真性、模型的实时绘制等问题，还要对路径规划、碰撞检测和避免等难点问题进行攻破。本文在对计算

4、机动画理论和关键技术研究的基础上，结合高速列车三维虚拟仿真系统，研究了三维人物动画生成的关键技术，实现了车站站台上三维人物动画的仿真。主要工作如下：(1)基于骨骼动画算法，在3dsMax建模软件中完成三维人物骨骼动画源文件的创建，主要包括创建网格、添加骨骼、蒙皮和编辑封套。然后采用运动捕捉技术获取真实的运动数据，并对数据进行优化处理和运动重定向，从而驱动三维人物运动。(2)引入机器人路径规划的原理和思路对三维人物进行静态路径规划。首先将三维虚拟场景投影N--维平面进行栅格化，然后基于成熟的A木寻

5、路算法为三维人物从起始点到目标点，寻找出一条完整的避开所有静态障碍物的全局初始化运动路径。并在路径转弯处进行小角度插值，使转弯动作更加平滑自然。(3)基于“单步干涉检测”的原理，对三维人物进行动态路径规划。采用简单并且速度较快的AABBs包围盒算法，忽略人物的高度，对动态人与人之间进行二维的碰撞检测，并制定了工程上切实可行的避碰策略。(4)本文使用OSG三维实时渲染引擎结合虚拟现实的关键技术实现了车站站台上三维人物动画的仿真，增加了虚拟场景的生动性、真实性和交互感。关键词骨骼动画，运动捕捉，路径

6、规划，碰撞检测，OSGAbstractWitlltherapiddevelopmentofvirtualreality,3Dcharacteranimationasanimportantpartofvirtualrealityhasbeenwidelyusedinmanyareassuchas3Dgames，constructionplanning，entertainment，medicalsimulationandetc．Themakingofanimationmainlycontainsth

7、ecreationoftherolemodelandcontrolofthemovement．ThemotioncontrolCanbedividedintopathplanningandtheproductionofanimatedaction．Inthethree-dimensionalvirtualrealityvisualsimulation．thesimulationof3Dcharacteranimationnotonlyinvolvesthefinenessofthemodel，t

8、herealismoftheanimation，theproblemofreal．timerendering，butalsohastoresolvemanyotherdifficultiessuchasthepathplanning，collisiondetectionandavoidance．Basedoncomputergraphics，computeranimationandtheresearchonkeytechnologies，inthispaperwecompletethesimul