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试论骨架形状敏感的二维卡通角色骨架变形技术学位论文

摘要:计算机动画是计算机图形学和艺术相结合进展起来的高新技术,它主要使用数学、艺术、计算机科学和其它相关知识,在计算机上产生自然连续虚拟真实画面,使个人想象力和艺术才能得从充分展示。计算机动画不仅广泛运用于商业广告、电视片头、动画片等,还可运用于计算机辅助教育、军事,甚至于法院的审理。基于骨架的二维卡通角色变形是一项重要的二维计算机动画技术。它允许用户通过操纵一根骨架来编辑二维卡通角色的动作姿势,生成连贯的卡通角色动画。但是,传统二维形状骨架变形技术有着骨架绑定和权值设置繁琐从及骨架关节处变形易扭曲的缺点。由此,基于传统的骨架变形办法,并结合基于微分域的曲面变形技术,本论文提出了一种形状敏感的二维卡通角色骨架变形技术。主要内容包括:(1)提出了一种形状敏感的二维卡通角色骨架变形办法。不同于传统的骨架变形办法,该办法通过变形优化把骨架的运动传播到整个角色形状上,避开了繁琐的顶点绑定和权值设置。同时,通过在变形优化中考虑角色形状的内部几何结构,该办法有效消除了骨架关节附近易发生的变形失真现象。每次变形时,该办法需要求解一个非线性优化不足,因而采取了一种子空间优化技术加快求解,保证了用户能够通过骨架实时操作角色。(2)提出了一种基于混合简化的子空间轮廓自动生成办法。针对角色形状原始轮廓中多边形顶点数目较多而难从在其内部生成稀疏三角形网格的不足,提出一种混合的多边形简化算法。为了满足多边形作为子空间轮廓需满足的两个性质,该算法结合基于顶点删除和基于边收缩的简化技术,逐步缩减原始轮廓中的多边形顶点数目。实验结果表明,该办法可从有效缩减多边形的顶点,简化后的多边形不仅可从尽可能地逼近原始多边形的形状,并且能够完全包住原始多边形,最终保证了角色变形子空间的自动生成。 关键词:骨架变形论文 形状简化论文 子空间论文 能量函数论文
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    摘要2-4

    ABSTRACT4-6

    目录6-8

    第一章 绪论8-12

    1.1 探讨背景及作用8-10

    1.2 本论文探讨目标及组织结构10-11

    1.2.1 本论文探讨目标10

    1.2.2 本论文组织结构10-11

    1.3 本章小结11-12

    第二章 相关工作12-21

    2.1 二维卡通角色变形介绍12

    2.2 骨架驱动变形12-14

    2.3 多边形简化技术14-20

    2.3.1 基于增量式的简化15-19

    2.3.2 其他办法19-20

    2.4 本章小结20-21

    第三章 形状敏感的二维卡通角色骨架变形21-36

    3.1 算法概述21-22

    3.2 用户输入22-23

    3.3 形状敏感的二维卡通角色变形算法23-29

    3.3.1 刚性能量23-25

    3.3.2 骨架约束能量25-27

    3.3.3 骨架驱动变形27-28

    3.3.4 能量函数优化28-29

    3.4 子空间加快29-31

    3.4.1 子空间简介30

    3.4.2 子空间办法实现30-31

    3.5 实验结果与讨论31-34

    3.6 本章小结34-36

    第四章 基于混合简化的子空间轮廓自动生成办法36-46

    4.1 网格稠密理由36-37

    4.2 多边形简化办法37-39

    4.2.1 基于顶点删除37-38

    4.2.2 基于边的收缩办法38-39

    4.3 混合多边形简化算法39-43

    4.4 实验结果与讨论43-45

    4.5 本章小结45-46

    第五章 总结与展望46-48

    5.1 本论文探讨总结46-47

    5.2 未来工作展望47-48

    参考文献48-53

    攻读硕士学位期间主要探讨成果53-54

    致谢54-55

失真现象。每次变形时,该办法需要求解一个非线性优化不足,因而采取了一种子空间优化技术加快求解,保证了用户能够通过骨架实时操作角色。(2)提出了一种基于混合简化的子空间轮廓自动生成办法。针对角色形状原始轮廓中多边形顶点数目较多而难从在其内部生成稀疏三角形网格的不足,提出一种混合的多边形简化算法。为了满足多边形

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