复杂虚拟场景中人群混合建模及绘制方法研究

摘要

传统计算机图形学，涉及到复杂建模、消隐、投影、裁剪和光照明计算，对高度复杂的场景，现有的计算机硬件无法实现几何场景的实时绘制。随着对绘制真实感和实时性要求的不断提高，目前基于图像的建模与绘制成为了一个研究热点。这两种研究对象各有不同的特点，如何能把两者结合起来，发挥它们各自的优点，是很有研究意义的内容。本文就是在此背景下提出的。 考虑到绘制的实时性要求，本文采用了布告板技术实现复杂场景中人群的建模与绘制。布告板技术是一种常用的图像绘制技术，本文首先对场馆内观众建立基于视点的布告板，作为图像模型；研究了在视点漫游时，如何动态选择合适的布告板来表示观众模型的算法。实验结果证明这种基于视点的布告板方法相比传统几何模型绘制可以极大地提高绘制速度。但与此同时，出现了由于采样数量有限，在视点连续变化时的跳变问题。 针对图像建模和绘制方法会遇到的由于模型采样数量不足而出现的跳变问题，引入了基于Motion Vector图像变形技术的解决方案；通过移动像素位置生成相邻帧的图像，从而形成了各个离散采样之间的过渡。 本文探索了使用几何和图像混合建模的方法绘制大型体育场馆及室内人群，使用了基于视点的布告板技术来实现图像模型部分的绘制；并针对图像绘制方法由于信息量不足会产生的跳变现象，引入了图像变形算法。本文以虚拟奥运场馆漫游和赛时场馆内人群仿真为实验平台，建立了一个混合建模与绘制系统，对这两种算法进行了应用；实验结果表明，这种方法可以有效提高系统实时性，并可以同时获取很好的真实感。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1虚拟现实的起源

1.2.2虚拟现实的研究现状

1.2.3混合建模与绘制的研究现状

1.3课题来源及研究内容

第2章布告板人群绘制

2.1布告板相关研究

2.2布告板绘制的人群

2.2.1图像建模

2.2.2图像绘制

2.2.3透明纹理

2.3本章小结

第3章Motion Vector图像绘制

3.1图像变换相关研究

3.2 Motion Vector算法描述

3.2.1 Motion Vector定义与算法思想

3.2.2 Motion Vector公式推导及算法描述

3.3 Motion Vector方法的缺陷

3.3.1焦距物距设置引起图像扭曲

3.3.2图像面积扩张引起孔洞

3.4本章小结

第4章带深度的Motion Vector人群绘制

4.1引言

4.2图像深度的获取

4.2.1什么是图像深度

4.2.2在OpenGL中获取图像深度

4.2.3读取注意事项

4.3带深度信息的Motion Vector算法模型

4.3.1摄像机透视投影模型

4.3.2带深度信息的Motion Vector算法

4.3.3 Motion Vector孔洞问题

4.4本章小结

第5章复杂场景中的人群模拟系统

5.1引言

5.2系统总体框架

5.3 Motion Vector人群建模

5.4 Motion Vector人群绘制

5.4.1单个人的绘制

5.4.2场景人群混合绘制

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢