基于骨骼蒙皮的2D人体变形技术的设计与实现

论文摘要

2D图像变形技术是近几年图像领域的研究热点,主要应用在影视娱乐,医学图像处理,虚拟现实,动画制作等方面。随着图像处理技术不断创新,三维技术的迅猛发展,使得图像变形技术越来越受到研究人员的关注。本文基于移动最小二乘图像变形技术,并进一步结合3D骨骼蒙皮动画技术对2D人体进行姿态变形研究。本文通过分析计算机图像变形技术的国内外研究现状,着重对基于移动最小二乘图像变形技术（Moving least squares）进行研究讨论。该方法用一系列点或者线段对图像进行仿射变换、相似变换以及刚性变换,并通过与用户进行交互达到图像变形的目的。但是由于人体特有的拓扑结构,单纯的针对2D人体图像进行变形难免会存在变形失真问题,使得变形结果与理想情况存在差异。针对移动最小二乘图像变形技术用于人体变形存在的问题,本文应用骨骼蒙皮技术对人体变形算法进行改进。结合人体构成特点,首先将人体骨架分为18块骨骼进行建模,并根据人体各关节之间的约束性进行骨骼运动限制,使得人体运动更加逼真,符合生物学原理。然后用骨骼绑定算法,将3D模型网格与骨骼绑定,通过骨骼运动带动人体运动,并最终将构建的3D骨骼蒙皮模型结合移动最小二乘算法,对2D人体姿态运动进行限制约束,达到人体变形效果。最后应用OGRE图像处理引擎,结合Visual C++平台实现2D人体变形系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 图像变形的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及各章内容安排
• 2 移动最小二乘法图像变形
• 2.1 基本原理
• 2.2 移动最小二乘法变形
• 2.2.1 仿射变形
• 2.2.2 相似变形
• 2.2.3 刚性变形
• 2.3 基于线段的变换
• 2.3.1 仿射线段
• 2.3.2 相似线段
• 2.3.3 刚性线段
• 2.4 本章小结
• 3 人体骨骼蒙皮动画的设计与实现
• 3.1 角色动画分类
• 3.1.1 关节动画
• 3.1.2 单一网格动画
• 3.1.3 骨骼蒙皮动画
• 3.2 骨骼动画基本原理
• 3.3 人体骨骼蒙皮姿态设计与实现
• 3.3.1 人体骨架建模
• 3.3.2 骨骼蒙皮绑定及皮肤变形
• 3.3.3 骨骼蒙皮动画存储格式
• 3.3.4 骨骼蒙皮动画实现
• 3.4 本章小结
• 4 基于骨骼蒙皮技术的2D图像变形
• 4.1 OGRE三维渲染引擎介绍
• 4.1.1 OGRE核心对象
• 4.1.2 OGRE场景设计特点
• 4.2 三维投影变换
• 4.3 图像变形算法改进
• 4.3.1 概述及相关问题研究
• 4.3.2 结合骨骼蒙皮技术的最小二乘法图像变形算法
• 4.4 实验结果与分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢