基于MAXScript的三维场景快速建模算法研究及应用

摘要

在利用软件进行手动构建三维场景的过程中，尤其是在构建高逼真性、大数据量复杂场景时，由于目前整个三维数据生产界仍处于纯人工生产阶段，因而生产过程效率低、工作量大，并且往往对计算机硬件有较高要求。所以要想低成本、高质量、与实际规划相匹配、真实传达规划意图的虚拟场景，通过MAXScript的优势对三维模型生产过程进行优化是必不可少的。本文旨在确保各类三维数据准确性的基础上，完成了复杂三维场景层次细节模型生成技术和三维植被过程式建模方法的研究，智能减少场景的数据量、加快模型生产速率、减少工作量、缓解系统性能压力；在三维动画建模方面，完成了基于Kinect与MAXScript的骨骼动画快速建模技术的研究，通过引入Kinect，对MAX中创建的骨骼模型进行动作捕捉，利用MAXScript实现了动态模型的自动生成。
　　本文相关研究最终实现了三维数据生产过程加速，降低了三维仿真场景搭建成本。本文的主要创新点及研究成果如下：
　　（1）复杂三维场景层次细节模型生成
　　提出了一种针对复杂三维场景层次细节模型生成的网格遍历拓扑压缩方法。通过分析三维场景中相邻网格的法向量夹角大小对结构的影响程度确定遍历分组条件，基于MAXScript，根据形变权重值对网格遍历分组，对各网格组内部进行并行矢量拓扑压缩，最终生成复杂三维场景层次细节模型。本方法实现了在保持复杂三维场景拓扑关系基本不变的同时降低了场景生产的时耗，有效降低了生产成本、提高了生产效率。
　　（2）三维植被过程式建模方法
　　本文通过系统的分析各类绿化的形态、生长规律等属性特征，得到植被的形态信息以及生长周期等状态参数。基于L-system通过MAXScript的手段实现三维植被对不同生长阶段的过程模拟，同时通过对规划数据中相应矢量点的自动捕捉，在相应位置生成符合规划表达需求的三维植被模型。本方法既简单又真实的表现物理世界的真实对象，又实现了对三维植被各类特征属性的控制，不仅规避人工位置配准等工作，增添了三维场景的生动性，同时也反向的为场景规划人员提供了规划效果参考，有利于规划辅助。
　　（3）基于Kinect的骨骼动画建模方法
　　针对三维动态模型生产过程复杂，特别是在高精细度、大数据量的动态模型制作过程中更是经常遇到很多不确定因素导致生产费时费力的问题，本文实现了利用Kinect骨骼点映射及跟踪，对已创建的骨骼模型进行动作捕捉，再通过MAXScript对记录的运动轨迹进行三维动画重建，最终实现骨骼动画的快速建模。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3课题研究内容与意义

2 复杂三维场景层次细节模型生成技术

2.1研究背景与应用现状

2.2网格遍历拓扑压缩

2.3基于MAXScript的复杂三维场景建模算法实现

2.4实验结果及分析

3 三维植被过程式建模算法

3.1植被数据模型分析

3.2 L-system理论研究

3.3基于L-system的植被过程式建模方法

3.4实验结果与分析

4 基于Kinect与MAXScript的骨骼动画快速建模

4.1 Kinect与三维动作捕捉技术

4.2 Kinect动作捕捉与骨骼动画建模方法

4.3实验结果与分析

5 研究成果在世园会三维虚拟仿真系统的应用

5.1系统简介

5.2研究成果在系统中的应用

5.3结果分析

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献