計(jì)算機(jī)虛擬人運(yùn)動(dòng)及面部表情的研究與應(yīng)用.pdf

1、虛擬人技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于科研、教育、軍事、娛樂等各個(gè)領(lǐng)域。該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的習(xí)拳模式與當(dāng)今先進(jìn)的計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，形成了一種新型體育教學(xué)模式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用讓這一系統(tǒng)擁有了非同尋常的意義：在實(shí)用性上，這一方式比起視頻教學(xué)模式，有更好的互動(dòng)性與參與感，讓用戶有一種身臨其境的感覺；在文化的角度上，這一方式將傳統(tǒng)武術(shù)的動(dòng)作用數(shù)字化的手段完整的記錄下來，避免了傳統(tǒng)文化流失，并且可以以數(shù)字化手段復(fù)制傳播。在技術(shù)

2、層面上，教學(xué)系統(tǒng)對動(dòng)作的準(zhǔn)確性、合理性與規(guī)范性有很高要求。 本文分析研究了虛擬人運(yùn)動(dòng)和表情控制的相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，并根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的需要，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上對肌肉和表情控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新。在虛擬人運(yùn)動(dòng)方面，為了能夠在降低硬件資源消耗的前提下，盡可能提高運(yùn)動(dòng)仿真程度，對模型自身的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。模型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)優(yōu)化包含模型網(wǎng)格簡化、關(guān)節(jié)處網(wǎng)格優(yōu)化、虛擬角色初始姿勢優(yōu)化三個(gè)方面，有效地減小了運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的模型走

3、樣。在運(yùn)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)方面，提出了一套肌肉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)的算法依附于虛擬人的骨骼上，伴隨著骨骼的彎折進(jìn)行屈伸，并在相應(yīng)的位置自動(dòng)產(chǎn)生隆起。更加真實(shí)地表現(xiàn)了虛擬人在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的形體變化。在表情控制方面，論文從真實(shí)人臉的肌肉組成和表情原理入手，分析真實(shí)表情的變化特征。由此得出表情系統(tǒng)的構(gòu)建思路：利用骨骼系統(tǒng)與肌肉系統(tǒng)相配合構(gòu)建表情控制系統(tǒng)。在構(gòu)建表情控制系統(tǒng)的過程中，論文著重對表情運(yùn)動(dòng)控制的簡化進(jìn)行了研究和論述，并且在表

4、情系統(tǒng)的復(fù)用性上進(jìn)行了一系列改進(jìn)。為了簡化表情控制流程，編寫了表情控制插件，對表情控制進(jìn)行了約束，并在一定程度上進(jìn)一步簡化了控制。文章闡述了虛擬人技術(shù)在“24式太極拳教學(xué)仿真系統(tǒng)”這一實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用。按照項(xiàng)目制作的順序，分別從制作人物模型、繪制人物貼圖、構(gòu)建人體骨骼、添加標(biāo)記物體、設(shè)置表情控制物體、骨骼蒙皮、采集動(dòng)作、修改并連接動(dòng)作、導(dǎo)出數(shù)據(jù)九個(gè)方面介紹了虛擬人的制作流程。其中，除了肌肉系統(tǒng)和表情控制系統(tǒng)外，著重介紹了標(biāo)記物體和動(dòng)作捕