单人运动场景中的相机参数规划技术研究

论文摘要

随着计算机图形学和三维动画游戏的不断发展，在三维虚拟环境中虚拟相机的控制已经变成了一个重要的研究课题，具有广阔的应用前景。然而目前国内外面向虚拟人动画和虚拟人群动画的相机控制算法还很少被研究。本文主要针对虚拟人运动场景以及运动数据进行研究和分析，提出了两种相机路径规划算法。本文首先深入研究了骨骼动画，角参数化方法以及BVH数据结构，介绍了运动捕捉和采集的原理和过程。在此基础上，给出了虚拟人运动扫过面积的定义，提出了一种基于运动扫过面积的相机路径规划算法，较好地展现人体运动的细节。其次，根据不同运动类型中，人体不同关节部位的重要性不同，提出了运动显著性的定义，通过将人体按照原本的骨骼结构划分为六个部分，并对每个部分都进行运动显著性的度量，提出了一种基于运动显著性的相机路径规划算法。并对本文提出的两个算法的实验效果进行对比，分析了两种算法的优劣。最后，分析相机规划中相机距离这一重要参数，设计和实现了人体最大化播放的相机距离控制的算法，并对算法的播放效果进行了展示。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文结构
• 第二章 骨骼动画及相机路径规划
• 2.1 骨骼动画的基础
• 2.2 角参数化方法及其特点
• 2.2.1 空间描述和坐标系变化
• 2.2.2 欧拉角
• 2.2.3 四元数
• 2.3 运动捕捉技术
• 2.3.1 运动捕捉的概念
• 2.3.2 运动捕捉的原理
• 2.3.3 运动捕捉技术的分类
• 2.3.4 运动数据的处理过程
• 2.3.5 BVH 数据格式介绍
• 2.4 相机路径规划的研究方向和内容
• 2.5 本章小结
• 第三章 一种基于运动扫过面积的相机路径规划算法
• 3.1 运动扫过面积的定义及计算
• 3.1.1 运动扫过面积的定义
• 3.1.2 虚拟人运动扫过面积的计算
• 3.2 一种基于运动扫过面积的相机规划算法的设计
• 3.2.1 根据运动扫过面积确定相机视点方向
• 3.2.2 相机路径的规划算法
• 3.3 算法效果展示及分析
• 3.3.1 算法实验效果
• 3.3.2 算法分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 加入运动显著性的相机路径规划算法
• 4.1 运动显著性的分析与定义
• 4.1.1 运动显著性的分析
• 4.1.2 运动显著性定义的提出
• 4.1.3 基于运动显著性分析的视点方向的确定
• 4.1.4 视点方向的平滑
• 4.2 加入运动显著性的相机路径规划算法的描述
• 4.3 算法实验效果和分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 人体最大化播放的相机距离控制算法设计
• 5.1 相机距离控制算法设计
• 5.1.1 投影变换
• 5.1.2 相机距离控制
• 5.1.3 算法描述
• 5.2 算法实验结果与分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献