基于面模型的虛擬人皮膚變形.pdf

1、現(xiàn)如今三維虛擬人動畫在人們的生活中扮演著越來越重要的角色。無論是在動漫影視和網(wǎng)絡游戲的應用中，還是在醫(yī)學、軍事和空間探索領域里，人們都可以感受到虛擬人這種逼真的類人化效果所帶來的強烈的視覺震撼。眾所周知，三維人體動畫是由很多不同人體姿態(tài)的關鍵幀組成。但是要想獲得逼真的人體姿態(tài)就必須構建合適的人體模型并建立良好的人體皮膚變形機制。
　　三維人體皮膚變形是三維角色動畫領域的難點問題之一。由于人體結構復雜，到目前為止還沒有任何一個圖形學

2、的模型能夠完全逼真地模仿人體的真實模型。基于這個原因，研究學者往往得不到與真實人體皮膚變形等同的變形效果。于是他們就著手構造更加真實的模型，但是這樣一來又會加大皮膚變形的計算開銷。針對上述問題，本文采用只有骨架層和皮膚層的面模型來進行人體的建模，并通過相應的皮膚變形算法來實現(xiàn)人體皮膚的變形仿真。首先，在人體骨架層構建方面，本文根據(jù)國際建模標準H-Anim(Human-Animation)建立了簡化的人體關節(jié)點層次樹形結構模型，并構建了人

3、體骨架關節(jié)點之間的運動學模型;其次，在人體皮膚層模型構造方面，本文是通過解析和讀取三維建模軟件Poser中導出的人體皮膚模型文件，獲得了構造皮膚模型的數(shù)據(jù)，然后通過OpenGL(Open Graphics Library)庫函數(shù)繪制出人體皮膚模型;再者，本文對缺乏骨架關節(jié)點數(shù)據(jù)的皮膚層模型進行了骨架提取，并采用一種“骨骼投影近似計算”的方法來求解皮膚頂點的影響權重;最后，在分析了線性混合蒙皮算法容易產(chǎn)生皮膚塌陷的原因，以及用對偶四元數(shù)混