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动画自动生成中三维虚拟角色路径规划的研究与实现

作　者: 黄宁宁
导　师: 刘金刚；曹存根
学　校: 首都师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 动画自动生成三维路径规划八叉树碰撞检测
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 49次
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内容摘要

本文以智能动画自动生成技术为背景,围绕三维场景中虚拟角色的路径规划问题进行深入地研究。路径规划是智能动画生成中的一个重要组成部分,本文根据具体角色的动作特征(飞行、爬行、行走)建立不同的模型,然后利用A*算法搜索出一条无碰撞路径,最后对路径进行优化。在飞行路径规划中,采用八叉树这一数据结构对场景进行自适应分解,建立基于八叉树的三维场景描述方式,然后在线性八叉树邻域查找算法的基础上搜索路径。最后,采用三次样条插值平滑路径,达到优化路径的目的。考虑到角色动作的复杂性,在设计爬行或行走路径规划的方案时,采用了基于场景模型单元面片的建模方式。这里,八叉树的用途主要有两个方面：其一在场景建模阶段,用于测试不同物体模型间的相交连接情况；其二、在路径搜索阶段,实现运动角色与场景模型的碰撞检测。规划出的路径贴近于物体模型的表面。在单角色规划的基础上,利用运筹学中的线性规划方法来解决群体规划问题,该方法可以避免角色间的碰撞；并实现了角色的相遇算法。在得到每个角色的无碰撞路径后,根据角色的三种动作特征,定义了不同的动作单元,从而实现角色的姿态控制。实验表明,应用该方案规划出的路径适应于不同尺度的虚拟角色,并支持飞行、爬行、行走三种运动动作,体现了三维路径规划的基本特征。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
图目录  9-11
表目录  11-12
第一章概述  12-18
  1.1 课题背景和意义  12-13
  1.2 国内外研究现状与分析  13-16
  1.3 本文的主要研究内容  16
  1.4 本文的组织  16-18
第二章三维路径规划方法设计  18-48
  2.1 规划流程  18-19
  2.2 模型数据采样  19-21
  2.3 八叉树数据结构  21-25
    2.3.1 八叉树场景分解  21-23
    2.3.2 八叉树结点的邻域查找  23-25
  2.4 飞行路径规划  25-34
    2.4.1 场景建模  25-28
    2.4.2 路径搜索  28-30
    2.4.3 路径平滑  30-34
  2.5 爬行路径规划  34-42
    2.5.1 场景建模  35-37
    2.5.2 路径搜索  37-41
    2.5.3 路径平滑  41-42
  2.6 行走路径规划  42
  2.7 群体路径规划  42-44
  2.8 角色的相遇  44-46
  2.9 本章小结  46-48
第三章角色运动动画自动生成  48-62
  3.1 角色姿态控制  48-52
  3.2 运动动画自动生成步骤  52-60
  3.3 本章小结  60-62
第四章系统实现和测试  62-78
  4.1 三维路径规划系统  64-66
  4.2 运动动画生成流程  66-69
  4.3 实验结果  69-77
  4.4 本章小结  77-78
第五章总结和进一步工作  78-80
  5.1 总结  78-79
  5.2 进一步工作  79-80
参考文献  80-84
致谢  84-85
作者简历  85

动画自动生成中三维虚拟角色路径规划的研究与实现

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