学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

真实感三维头发的建模及动态模拟算法研究

作　者: 张黎
导　师: 李际军
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 头发建模发型合成动态模拟发线模型马尔可夫链
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 111次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

当前计算机技术迅速发展,计算机创造的虚拟人在电影、游戏、广告等领域都有着极其广泛的应用。作为虚拟人研究的一个部分,头发的仿真和动态实现十分复杂,几乎涉及了计算机图形学技术的各个方面,具有非常重要的理论价值。如何实现头发的绘制以及如何进行头发造型和动态模拟一直是计算机图形学领域的一个非常具有挑战性的问题。本文主要内容包括头发建模、发型设计、头发的动态模拟等,设计了一个可支持多种发型的框架,实现了一种实时性强仿真度高的头发动态模拟算法,并且能够在图形硬件的支持下获得更快的速度。在头发建模方面,采用了发线模型来表示头发,把头发视为马尔可夫链。在发型设计方面,使用了点约束、轨迹约束、方向约束三种约束方法对头发进行造型,模型的结构简单,能够支持多种发型。在头发的动态模拟方面,使用了Byoungwon Choe的弹簧头发丝模型,在原来的头发丝模型基础上,添加了线性弹簧和角度弹簧,这是一种基于物理的动态模拟技术。本文算法简洁,效率高,可以实现多种发型的高质量实时绘制以及发型的动态模拟。算法实现时,使用了OpenGL、wildMagic4席和0sg为作为开发工具,具有较好的可移植性,经实验表明,能在普通的硬件配置上,实现高质量的发型设计和动态模拟。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-17
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-16
    1.2.1 头发建模  14-15
    1.2.2 头发动画  15-16
  1.3 章节安排  16-17
第2章头发的建模  17-31
  2.1 相关理论  17-21
    2.1.1 Catmull-Rom曲线  17-18
    2.1.2 马尔可夫随机过程  18-19
    2.1.3 欧氏距离  19
    2.1.4 Voronoi图  19-21
  2.2 一根头发丝的合成  21-25
    2.2.1 原型头发丝的表示  21-22
    2.2.2 由原型合成任意长度的头发丝  22-24
    2.2.3 混合发型  24-25
  2.3 一缕头发的合成  25-28
    2.3.1 一缕头发的数据结构  25-27
    2.3.2 生成从头发丝  27-28
  2.4 全局控制  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章真实感发型的生成  31-44
  3.1 相关理论  31-32
    3.1.1 重力场  31-32
    3.1.2 基于物理的模拟  32
  3.2 头发模型分析  32-33
  3.3 头发变形求解  33-35
    3.3.1 由于造型力场引起的变形  34-35
    3.3.2 由于密度场引起的变形  35
  3.4 基于约束法的头发造型  35-43
    3.4.1 头部模型的导入和简化  36-38
    3.4.2 点约束  38-39
    3.4.3 轨迹约束  39-40
    3.4.4 方向约束  40-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章头发的动态模拟  44-55
  4.1 相关理论  44-48
    4.1.1 三维动画技术  44-45
    4.1.2 碰撞检测  45-46
    4.1.3 相关的物理和数学理论  46-48
  4.2 头发动画  48-50
    4.2.1 线性弹簧  49
    4.2.2 角度弹簧  49
    4.2.3 控制方程  49-50
  4.3 头发的碰撞处理  50-53
    4.3.1 头发和身体的碰撞  51-52
    4.3.2 头发和身体的接触  52
    4.3.3 头发和头发的相互作用  52-53
  4.4 本章小结  53-55
第5章结论与展望  55-57
  5.1 总结  55-56
  5.2 展望  56-57
参考文献  57-60
攻读硕士学位期间主要的研究成果  60-61
致谢  61-62
个人简历  62

真实感三维头发的建模及动态模拟算法研究

内容摘要

全文目录

相似论文