計算機虛擬人運動及面部表情的研究與應用.pdf

1、虛擬人技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的重要組成部分，被廣泛應用于科研、教育、軍事、娛樂等各個領(lǐng)域。該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的習拳模式與當今先進的計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，形成了一種新型體育教學模式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用讓這一系統(tǒng)擁有了非同尋常的意義：在實用性上，這一方式比起視頻教學模式，有更好的互動性與參與感，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)字化手段復制傳播。在技術(shù)

2、層面上，教學系統(tǒng)對動作的準確性、合理性與規(guī)范性有很高要求。 本文分析研究了虛擬人運動和表情控制的相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)方法，并根據(jù)實際項目的需要，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上對肌肉和表情控制系統(tǒng)進行了改進和創(chuàng)新。在虛擬人運動方面，為了能夠在降低硬件資源消耗的前提下，盡可能提高運動仿真程度，對模型自身的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以及運動控制結(jié)構(gòu)進行了優(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)化三個方面，有效地減小了運動過程中產(chǎn)生的模型走

3、樣。在運動控制結(jié)構(gòu)方面，提出了一套肌肉控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)根據(jù)相應的算法依附于虛擬人的骨骼上，伴隨著骨骼的彎折進行屈伸，并在相應的位置自動產(chǎn)生隆起。更加真實地表現(xiàn)了虛擬人在運動過程中產(chǎn)生的形體變化。在表情控制方面，論文從真實人臉的肌肉組成和表情原理入手，分析真實表情的變化特征。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，論文著重對表情運動控制的簡化進行了研究和論述，并且在表

4、情系統(tǒng)的復用性上進行了一系列改進。為了簡化表情控制流程，編寫了表情控制插件，對表情控制進行了約束，并在一定程度上進一步簡化了控制。文章闡述了虛擬人技術(shù)在“24式太極拳教學仿真系統(tǒng)”這一實際項目中的應用。按照項目制作的順序，分別從制作人物模型、繪制人物貼圖、構(gòu)建人體骨骼、添加標記物體、設(shè)置表情控制物體、骨骼蒙皮、采集動作、修改并連接動作、導出數(shù)據(jù)九個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，著重介紹了標記物體和動作捕