摘要:虚拟人动画是虚拟现实的一个重要部分,在国防、娱乐、医学等应用领域有着广泛的应用。虚拟人动画自动生成研究的是在三维人体网格模型基础上,自动嵌入人体骨骼,建立皮肤变形机制,读取运动数据,从而得到指定虚拟人的特定动画效果。传统三维动画制作工作需要经验丰富的动画师花费大量时间,对于普通使用者无法亲自制作自己感兴趣的三维动画。本文工作目的是建立一个虚拟人动画自动生成系统,解决三维动画制作复杂的缺点。此系统只需要输入三维人体模型和运动数据,就能自动生成虚拟人动画。针对实时性与逼真性较高的要求,本文深入研究了表面模型虚拟人动画自动生成方法,并取得了如下主要研究成果:1)基于中轴面线性骨架提取与横向切分骨架线方法,实现三维人体模型骨骼自动嵌入。此方法首先计算物体距离变换的梯度,利用梯度信息获得物体内部关键点,然后利用A~*搜索算法求得梯度最短路径,从而得到物体线性骨架,最后横向切分骨架线,自动匹配相应的关节点,确定最终骨架关节点。2)基于LBS蒙皮变形算法,使用了模拟热平衡效应来分配骨骼权重。LBS算法计算量小,时间和空间复杂度都不高,但是蒙皮权值设定复杂。我们使用模拟热平衡效应来分配骨骼权重。这种设计不仅利用LBS算法的优点,而且实现自动建立皮肤变形机制的目的。3)使用以上两种算法,结合虚拟人运动编辑处理,建立虚拟人动画自动生成系统。此系统只要输入三维人体模型和运动数据,就能生成虚拟人动画。