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头发建模关键技术研究

作　者: 曹艳芳
导　师: 姜昱明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 头发建模粒子系统悬臂梁模型纹理贴图螺旋线模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

真实感的头发建模与仿真研究现已广泛应用于计算机动画、电子游戏、影视制作等领域。由于头发的物理特性复杂,人类头发的建模与仿真被认为是虚拟人研究中最艰巨的任务之一本文对现有的头发建模与仿真技术进行了详细的分析研究,主要完成了以下四方面的工作。第一,从Poser中导出以DXF格式存储的头部模型。采用关键点法将头部模型分为头发生长区域和非生长区域,并在头发生长区域中确定头发生长点以及头发初始的生长方向。第二,引入粒子系统对头发进行建模与仿真。采用分层模型初始化粒子。将二维的悬臂梁模型进行扩展,生成三维空间下的悬臂梁模型。根据改进的悬臂梁理论改变粒子的初始状态,生成受重力作用下的粒子集合表示头发。在每个粒子上加以纹理贴图,并且采用广告牌技术和融合技术加强纹理贴图的效果。第三,引入螺旋线模型对头发进行建模,提出以分段的螺旋线来模拟具有不同卷曲度的头发束。此方法可以对不同风格的各种卷发效果进行建模,同时也可以对直发进行建模。最后,以Visual C++6.0为平台结合OpenGL技术对以上两种建模方法进行计算机仿真,实验结果表明了两种建模方法具有可行性及有效性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 课题背景及研究意义  7-9
  1.2 国内外研究状况  9-11
  1.3 论文主要工作及章节安排  11-13
第二章头部建模及处理  13-23
  2.1 头部模型数据  13-17
    2.1.1 DXF格式  14
    2.1.2 DXF文件的组成  14-17
  2.2 头部模型的显示及头发生长区域的选取  17-20
    2.2.1 头部模型的显示  17-18
    2.2.2 头发生长区域的选取  18-20
  2.3 头发生长点与头发初始生长方向的确定  20-22
    2.3.1 头发生长点的确定  20-21
    2.3.2 头发初始生长方向的确定  21-22
  2.4 小结  22-23
第三章基于粒子系统的头发建模与仿真  23-41
  3.1 粒子系统简介  23-25
  3.2 粒子的初始化  25-27
    3.2.1 粒子的属性  25-26
    3.2.2 采用分层模型对粒子进行初始化  26-27
  3.3 悬臂梁模型  27-29
  3.4 基于悬臂梁模型的粒子系统  29-30
  3.5 纹理贴图及渲染  30-37
    3.5.1 OpenGL简介  30-31
    3.5.2 纹理贴图  31-33
    3.5.3 广告牌技术  33-34
    3.5.4 广告牌技术的扩充  34-36
    3.5.5 渲染  36-37
  3.6 仿真步骤  37-38
  3.7 头发造型仿真结果  38-39
  3.8 小结  39-41
第四章基于螺旋线模型的头发建模与仿真  41-49
  4.1 头发建模  41-44
    4.1.1 螺旋线模型  41-42
    4.1.2 头发束建模  42-43
    4.1.3 可分段的螺旋线模型  43-44
  4.2 头发仿真  44-46
    4.2.1 头部模型  44
    4.2.2 不受任何力作用的头发造型  44-45
    4.2.3 悬臂梁力学模型  45
    4.2.4 悬臂梁力学模型下的头发造型  45-46
  4.3 头发渲染  46-47
  4.4 头发运动  47-48
  4.5 小结  48-49
第五章结束语  49-51
  5.1 本文工作总结  49-50
  5.2 展望  50-51
致谢  51-53
参考文献  53-57
攻读硕士学位期间的研究成果  57

头发建模关键技术研究

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