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计算机辅助动画自动生成系统中碰撞检测的研究与实现

作　者: 冯佳
导　师: 刘椿年；钟宁
学　校: 北京工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 计算机辅助动画自动生成动作计算碰撞检测八叉树 OBB层次包围盒
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 91次
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内容摘要

以受限自然语言形式的故事作为输入,以完整的动画片作为输出的计算机辅助动画自动生成系统涉及人工智能、电影艺术和多媒体等三大学科,能够大大缩短动画制作周期、削减成本,在动画片、网络游戏、虚拟现实等领域都具有广阔的应用空间。可以说计算机动画自动生成是计算机动画技术发展的一个新阶段。动作计算是动画自动生成过程中将运动数据由定性层转化到定量层的一个必不可少的模块。而碰撞检测作为一个重要的功能模块,扩充了动作计算模块的功能。全过程计算机辅助动画自动生成系统的研发前后经历了两个版本。本文介绍了系统的第二版中对动作计算模块的框架和处理流程的调整,以及功能方面的扩充。随着系统的不断完善,对动画的真实性要求越来越高。碰撞检测功能模块则起着使角色动作效果更加逼真的作用。本文将以动画自动生成项目为背景,以提高动画的真实性为目的,以动画角色为研究主体,采用包围盒层次结构法,针对动画中多种情况进行碰撞检测方案的设计研究。具体来说,本文主要的研究内容是动画场景的空间区域划分、物体和角色的层次结构划分以及基于层次结构的碰撞检测算法。关键点在于多种情况下碰撞检测方案的设计研究。本文首先对碰撞检测模块所依托的动画自动生成系统以及该系统的动作计算模块进行了介绍。随后按预处理阶段和碰撞检测方案两部分对碰撞检测模块进行了详细介绍。在预处理阶段,介绍了八叉树空间划分方法,提出了自动构建人物模型的包围盒层次结构的方法。在碰撞检测算法部分,分六种情况提出了相应的碰撞检测方案。最后,介绍了碰撞检测模块的接口设计以及在动作计算模块中的具体应用,并对目前碰撞检测模块的不足以及发展方向做了分析和设想。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 应用前景  9
  1.3 研究现状  9-12
    1.3.1 动画自动生成系统的研究现状  9-10
    1.3.2 碰撞检测的研究现状  10-12
  1.4 研究内容  12-13
  1.5 本文结构  13-14
第2章动画自动生成系统中的动作计算模块  14-40
  2.1 系统概况  14-16
  2.2 动作计算模块概述及中间语言设计  16-23
  2.3 动作计算整体流程  23-31
    2.3.1 动作计算整体流程设计  23-25
    2.3.2 动作计算关键数据结构  25-31
  2.4 单个动作计算流程  31-38
  2.5 本章小结  38-40
第3章碰撞检测算法  40-80
  3.1 预处理  40-65
    3.1.1 空间区域划分  41-47
    3.1.2 静态物体层次结构划分  47-55
    3.1.3 动态角色层次结构划分  55-61
    3.1.4 OBB 层次结构的数据结构  61-65
  3.2 碰撞检测方案  65-72
    3.2.1 碰撞检测分类  65-66
    3.2.2 碰撞检测实施方案  66-72
  3.3 碰撞检测模块中的核心算法  72-78
  3.4 本章小结  78-80
第4章碰撞检测在动作计算过程中的应用与接口  80-86
  4.1 概述  80
  4.2 碰撞检测在动作计算中的应用与接口设计  80-85
    4.2.1 确定最少待检测对象  80-81
    4.2.2 单个动作计算时进行碰撞检测  81-84
    4.2.3 所有单个动作计算完成后进行碰撞检测  84-85
  4.3 本章小结  85-86
第5章测试与分析  86-92
  5.1 核心算法测试  86-89
  5.2 算法分析  89-91
  5.3 本章小结  91-92
结论  92-94
参考文献  94-98
附录1 骨架关节层次结构及编号  98-100
附录2 身体结构与骨架关节之间的对应关系  100-108
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  108-109
致谢  109

计算机辅助动画自动生成系统中碰撞检测的研究与实现

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