人群动画仿真中个体行为特性的应用研究

论文摘要

人群动画仿真是计算机动画和图形绘制技术领域中的一个重要的研究方向。目前人群动画被广泛的应用到电影工业和游戏工业中，人群动画的应用领域不该仅仅是影视娱乐，而应该拓宽应用领域，特别是应服务于科研，生活和生产实践等各领域，只有这样，数字动画才能有更加广泛的发展。虚拟现实世界和计算机图形学是人群动画仿真技术近几年来的研究热点之一。迄今为止，一方面在进行非实时仿真的情况下能够合成出较好效果的大规模人群动画，并且已成为好莱坞电影动画中的常见元素，但是合成过程既费时又费力；另一方面在教学、科研等设备并非像好莱坞或者专业电影制作公司的那样小规模、低成本的仿真环境下对人群进行动画仿真时，想要得到较好效果依然非常困难。造成这种状况的原因是，一方面目前普通计算环境中图形卡的绘制能力相对于大规模的人群绘制任务仍然显得比较弱；而另一个主要因素是在科研上科学家们善于利用物理数字，对人群动画进行描述时通常利用数据驱动，而缺乏艺术上人与人之间的交互影响，从而使绘制出的人群动画显得生硬、死板动作单一。因此结合数字动画理论与来对科研人群动画仿真上的可视化应用展开了一系列工作。本课题通过人群动画仿真能够逼真地模拟行人群集行为及三维仿真效果，对轨道交通中地铁交通环境下的疏散人群的个体行为特性进行视觉化模拟，使模拟出的人群的个体行为从方向、动作、形态和人与人之间的交互影响变得更加丰富具有真实感，从而降低风险。这也对我国城市轨道交通安全的智能化控制以及安全疏通行人有着非常重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景与意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文章节组织结构
• 第2章 群体动画理论基础
• 2.1 群体动画
• 2.1.1 群体动画概述
• 2.1.2 群体动画的基本原则和关键问题
• 2.1.3 群体动画的制作
• 2.2 人群动画
• 2.2.1 虚拟人模型
• 2.2.2 人体动画的原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 人群动画的可视化
• 3.1 人群疏散模型研究的成因
• 3.2 基于传统二维和三维可视化的表达法
• 3.2.1 二维仿真的人群疏散可视化模型
• 3.2.2 三维仿真的人群疏散可视化模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 三维虚拟人的个体特性表达
• 4.1 三维显示
• 4.1.1 三维显示原理
• 4.1.2 光照和色彩定义
• 4.1.3 纹理映射
• 4.2 三维虚拟人体可视化的表达
• 4.3 本章小结
• 第5章 人群动画的个体行为特性的实现过程
• 5.1 疏散人群运动状态和行为分析
• 5.1.1 个体运动状态分析和模拟
• 5.1.2 群体行为分析和模拟
• 5.2 基于Poser创建人体运动行为库
• 5.2.1 3D软件实现高层运动控制的主要内容
• 5.2.2 Poser人体运动规划方法
• 5.3 基于运动捕捉建立个体行为库
• 5.4 地铁场景人群疏散模拟
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢