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基于骨骼蒙皮的2D人体变形技术的设计与实现

作　者: 张凯
导　师: 郭禾
学　校: 大连理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 图像变形骨骼蒙皮 OGRE 最小移动二乘法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

2D图像变形技术是近几年图像领域的研究热点,主要应用在影视娱乐,医学图像处理,虚拟现实,动画制作等方面。随着图像处理技术不断创新,三维技术的迅猛发展,使得图像变形技术越来越受到研究人员的关注。本文基于移动最小二乘图像变形技术,并进一步结合3D骨骼蒙皮动画技术对2D人体进行姿态变形研究。本文通过分析计算机图像变形技术的国内外研究现状,着重对基于移动最小二乘图像变形技术(Moving least squares)进行研究讨论。该方法用一系列点或者线段对图像进行仿射变换、相似变换以及刚性变换,并通过与用户进行交互达到图像变形的目的。但是由于人体特有的拓扑结构,单纯的针对2D人体图像进行变形难免会存在变形失真问题,使得变形结果与理想情况存在差异。针对移动最小二乘图像变形技术用于人体变形存在的问题,本文应用骨骼蒙皮技术对人体变形算法进行改进。结合人体构成特点,首先将人体骨架分为18块骨骼进行建模,并根据人体各关节之间的约束性进行骨骼运动限制,使得人体运动更加逼真,符合生物学原理。然后用骨骼绑定算法,将3D模型网格与骨骼绑定,通过骨骼运动带动人体运动,并最终将构建的3D骨骼蒙皮模型结合移动最小二乘算法,对2D人体姿态运动进行限制约束,达到人体变形效果。最后应用OGRE图像处理引擎,结合Visual C++平台实现2D人体变形系统。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 图像变形的研究背景及意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-11
  1.3 本文主要研究内容及各章内容安排  11-13
2 移动最小二乘法图像变形  13-24
  2.1 基本原理  13
  2.2 移动最小二乘法变形  13-18
    2.2.1 仿射变形  14-16
    2.2.2 相似变形  16-17
    2.2.3 刚性变形  17-18
  2.3 基于线段的变换  18-23
    2.3.1 仿射线段  19-21
    2.3.2 相似线段  21-23
    2.3.3 刚性线段  23
  2.4 本章小结  23-24
3 人体骨骼蒙皮动画的设计与实现  24-41
  3.1 角色动画分类  24-26
    3.1.1 关节动画  24
    3.1.2 单一网格动画  24-25
    3.1.3 骨骼蒙皮动画  25-26
  3.2 骨骼动画基本原理  26-27
  3.3 人体骨骼蒙皮姿态设计与实现  27-40
    3.3.1 人体骨架建模  27-31
    3.3.2 骨骼蒙皮绑定及皮肤变形  31-35
    3.3.3 骨骼蒙皮动画存储格式  35-36
    3.3.4 骨骼蒙皮动画实现  36-40
  3.4 本章小结  40-41
4 基于骨骼蒙皮技术的2D图像变形  41-56
  4.1 OGRE三维渲染引擎介绍  41-44
    4.1.1 OGRE核心对象  41-43
    4.1.2 OGRE场景设计特点  43-44
  4.2 三维投影变换  44-49
  4.3 图像变形算法改进  49-54
    4.3.1 概述及相关问题研究  49-50
    4.3.2 结合骨骼蒙皮技术的最小二乘法图像变形算法  50-54
  4.4 实验结果与分析  54
  4.5 本章小结  54-56
结论  56-58
参考文献  58-60
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  60-61
致谢  61-62

基于骨骼蒙皮的2D人体变形技术的设计与实现

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