基于IBR技术的实时人群动画系统研究与实现

摘要

虚拟现实是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互，从而产生身临其境的感受和体验。人群动画一直是虚拟现实中极具挑战性的课题之一，同时它也具有极广泛的应用前景，在影视制作、计算机游戏、广告动画设计、建筑安全性设计等诸多领域有着重要的用途。 本文研究的主要内容在于实现大型虚拟环境下智能化虚拟人群的实时动画，其智能化表现为：人群可根据虚拟环境及路径规划原则进行个体路径的自适应规划；且当虚拟环境中发生灾害时，人群及个体具备相应的反应能力来远离灾害源，躲避灾害环境。 本文使用Tecchia等人提出的基于图像的人群绘制技术，实现了大规模人群的实时绘制，同时使用静态层次细节的方法，有效的避免了基于图像绘制的虚拟人在视点接近时产生的失真现象；为了方便控制人群的行为，本文使用了层次结构行为模型技术对人群进行分层控制，并简化了Soraia等人提出的人群行为控制方法，在不损失真实感的前提下降低了计算复杂度；增加了人群正常状态下的行进路线设计和紧急状况下的疏散路径设计，简化了对虚拟人群的控制，并使虚拟人群具有感知并避免场景中灾害情形的能力。 最后本文构建了一个人群动画原型系统。本系统搭建了虚拟场景和其他附加修饰(如天空，草地，树木)以增强真实感。主场景的绘制采用的是模型化的方法，将场景数据以标准3DS文件形式保存，通过读取该场景模型数据文件并进行纹理映射来实现绘制；同时为了方便用户定义场景及人群的属性，本系统提供了场景配置文件和人群配置文件，通过修改配置文件可以方便的改变虚拟场景设置以及控制人群。 实验数据表明本文的人群动画系统能够逼真的模拟人群漫游和疏散的场景，并在一定真实感的基础上，实现大规模人群(小于3000人)的实时绘制。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

第2章虚拟人群仿真的关键技术

第3章基于图像人体动画的实现

第4章人群动画

第5章人群动画系统的设计以及实现

结论

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢