一种有效的隐式约束动力学布料动画方法

布料动画中,通常采用施加约束的方式限制布料的过度拉伸.已有的研究工作没有充分考虑拉伸约束与弯曲形变之间的关系,构造的动画模型并不完善,无法模拟布料无拉伸而多褶皱的"刚柔"相混的复杂变形效果.针对此问题,提出一种基于隐式约束力的布料动画方法.首先,建立有效的布料弯曲受力模型,并提出一种动态适应性约束方法,能够同时处理布料运动过程中结构和剪切2种不同类型的拉伸,避免单一结构拉伸约束导致的"过剪切"变形或者过约束导致的"刚性"失真效果;建立碰撞约束,避免局部调整穿透质点引起的过度拉伸问题.其次,将各种约束以隐式约束力的形式增加到动力学系统中,采用约束型迭代精化的方法进行求解.实验结果表明,该方法稳定有效,能够在保持布料弯曲形变的前提下,将拉伸控制在合理范围内,真实地刻画布料"易弯抗拉"的变形特征,实现逼真的布料变形动画模拟.     

一种优化的可变形物体碰撞检测算法

对可变形物体的碰撞检测提出了一种优化的加速算法。算法在Sean Curtis[1]等人提出的特征三角形检测算法的基础上,增加了点和边的基本元素动态分配,并且用多叉树代替二叉树,提高了碰撞检测的效率。新算法可以应用于所有以三角形为基本单位的模型,能够显著地减少基本元素对的检测,并且可以和传统的层次包围盒法结合使用。用提出的优化加速算法对连续碰撞检测中的球-布模型和人体模特-服装模型进行了检测,实验表明,改进的算法相比原算法减少了元素检测的对数,缩短了检测时间,性能提升非常明显。     

面向纹理特征的真实感三维人脸动画方法

纹理变化是人脸表情的重要组成部分，传统的人脸动画方法通常只是对纹理图像做简单的拉伸变换，没有考虑人脸细微纹理特征的变化，比如皱纹、酒窝等，该文提出了一种面向纹理特征变化的真实感三维人脸动画方法．给出局部表情比率图(Partial Expression Ratio Image，PERI)的概念及其获取方法，在此基础上，进一步给出了面向MPEG-4的PERI参数化与面向三维人脸动画的多方向PERI方法，前者通过有机结合MPEG-4的人脸动画参数(Facial Anlmation Parameter，FAP)，实现人脸动画中细微表情特征的参数化表示；后者通过多方向PERI纹理特征调整方法，使得三维人脸模型在不同角度都具有较好的细微表情特征,该文提出的方法克服了传统人脸动画只考虑人脸曲面形变控制而忽略纹理变化的缺陷，实现面向纹理变化的具有细微表情特征的真实感三维人脸动画，实验表明，该文提出的方法能有效捕捉纹理变化细节，提高人脸动画的真实感。     

数字化三维蹦床运动模拟与仿真系统——VHTramPoline

设计和实现了一个用于辅助蹦床运动科学训练的计算机模拟与仿真软件系统VHTrampoline.其原理是:在人体运动生物力学数据和真实人体运动捕获数据的基础上,通过运动编辑技术实现技术动作的修改和成套技术动作的模拟,并用人体运动方程分析和验证模拟结果;同时,基于虚拟现实方法将模拟结果与真实视频同步对比实现可视化的分析.除了必须的交互操作,文中涉及到的计算都是实时的.与传统训练方法相比,该系统具有直观、量化等优点.     

虚拟主持人的设计与实现

虚拟主持人是虚拟现实、虚拟演播室、计算机图形学和计算机动画等技术发展的结果。从出现的媒体来看可把它分成电视虚拟主持人和网络虚拟主持人。就其播报方式而言可分成实时的和非实时的虚拟主持人。以其实现技术而论又可分成基于关键帧动画的虚拟主持人、基于人工智能技术的虚拟主持人和基于跟踪设备的实时虚拟主持人等。本文结合中科院计算所虚拟主持人关键技术的研究课题,介绍了虚拟主持人的设计和制作流程及其相关技术,并介绍了一个手语新闻虚拟主持人系统。     

基于双重优化的连续手势识别方法

基于计算机视觉的连续手势识别因为其自然性和便捷性在大型互动娱乐、互动教育等方面得到了广泛应用.在连续手势识别过程中,解决手势分割问题的已有方案多存在计算量大效率低的缺点;解决独立手势识别问题的已有方案多存在训练参数设定过程复杂的缺点.针对这两个问题做出两点优化:其一,提出一种基于隐状态模式归一化的方法对连续手势进行分割,提高了手势分割的效率;其二,提出一种基于参数自反馈调节的独立手势训练和识别方法,降低了独立手势训练的难度,并提高了识别的精度.实验证明,提出的基于双重优化的连续手势识别方法与原有方法相比在精度和效率上都有较大提升.     

一种基于遮罩的稀疏点云滤波算法

基于图像的三维重建硬件约束小、成本低、灵活度高,在实际中得到广泛应用,但物体各部分之间存在遮挡,导致由图像生成的三维点云数据稀疏和密度不均等问题,一直是处理的难点和热点.文中提出一种基于遮罩的稀疏点云滤波算法.首先计算点云的包围盒,并在包围盒中根据点云的稀疏度自适应地划分栅格;其次,利用深度优先搜索,递归求出所有由栅格...     

逼真可控的火焰动画框架设计与实现

提出一个通用的火焰模拟框架,通过前处理、火焰模拟和后处理三个阶段生成满足用户需求且真实感强的火焰动画。针对该模拟框架,给出一种有效解决方案。根据火焰的两相流特性以及流体湍流特性,提出火焰的湍流模型,在有限计算资源条件下生成细节丰富的高真实感火焰动画。实验结果表明,所提出的火焰模拟框架切实可行,能逼真模拟基本火焰现象以及在复杂曲线、曲面和蔓延规则约束下的火焰动画。     

一种面向流体仿真的场景处理方法

在流体仿真中,场景处理是将场景模型转化为可计算流体边界的重要途径.针对传统算法效率低的问题,提出一种面向流体仿真的场景处理方法.通过挖掘流体仿真计算的规律,定义面向流体计算特征的场景语义;利用该语义建立最优场景图来组织仿真场景,并对场景进行高效的处理.将文中方法应用到火灾仿真和流体动画中的实验结果表明,该方法能够提高场景处理效率,满足流体仿真计算的需求.     

群组动画中的队形约束与控制方法

针对影视制作中对大规模虚拟群体运动控制的需求,提出一种基于队形约束的群体运动编辑与控制方法.首先利用贪心算法构建从初始队形到目标队形中个体位置的配对关系;然后对其进行优化,在保持个体相对位置的同时尽可能减少路线交叉;最后通过匹配虚拟角色的运动来合成流畅、逼真的群组动画.采用文中方法用户只需输入群体规模以及群体队形轮廓,即可实现对群体运动的编辑与控制.实验结果表明,该方法能够对不同规模、不同队形间的群体运动实现有效控制,从而提高群组动画制作的效率.