基于視頻的虛擬人群運動仿真技術(shù)研究.pdf

1、基于視頻基于視頻的虛擬人群運動虛擬人群運動仿真技術(shù)研究仿真技術(shù)研究VideobasedMotionSimulationfVirtualCrowd學(xué)科專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)研究生：呂敏指導(dǎo)教師：劉艷副教授天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二零一三年十二月1中文摘要虛擬仿真在計算機動畫領(lǐng)域是非常熱門的話題?，F(xiàn)在虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，數(shù)字城市，場館仿真，地產(chǎn)漫游，室內(nèi)設(shè)計等領(lǐng)域都有著虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用。在虛擬的環(huán)境中，虛擬人群行為仿真

2、可以對人的行為，感知，規(guī)劃，認(rèn)知方式和行為進(jìn)行模擬，從而更真實體現(xiàn)人群的特性。現(xiàn)有的方法在形成大規(guī)模人群的過程效率還不是很高，基于代理人的方法是基于一定規(guī)則的，規(guī)則是人為定義的，具有局限性。基于上述不足，本文將故事板的概念和紋理合成算法引入進(jìn)來，能夠高效的形成大規(guī)模人群；實驗數(shù)據(jù)源來源于視頻中真實的人群，最終形成高仿真性的虛擬人群動畫。本位的主要內(nèi)容如下：首先，本文的數(shù)據(jù)源來自于視頻。視頻中包含小規(guī)模的人群，從視頻中截取關(guān)鍵幀，提取初始

3、幀的位置、人物朝向、路徑、狀態(tài)等信息，指導(dǎo)初始人群的站位。提取后續(xù)幀序列中的人物路徑信息，指導(dǎo)人群的運動。其次，對故事板進(jìn)行定義，將三維視頻中的人群信息提取出來，集成到二維的故事板。不同信息以不同的形式呈現(xiàn)在故事板中。這些信息包括位置、路徑、方向、狀態(tài)等，對應(yīng)故事板中構(gòu)成圖形的像素位置、顏色、圖形的朝向等，達(dá)到能將三維真實人群的信息建立模型，進(jìn)行數(shù)學(xué)描述的目的。再次，考慮到需要將人群的規(guī)模進(jìn)行擴大需求。引入基于塊的紋理合成算法。能將小群

4、體高效的擴充成大規(guī)模人群。紋理合成算法能處理一些幾何細(xì)節(jié)問題，這些問題很難用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)的模型或者經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛠韺崿F(xiàn)。進(jìn)一步保證了了合成后大規(guī)模人群效果的真實感。最后，將合成的大規(guī)模人群故事板中的三維信息提取出來。保存到數(shù)據(jù)文件中。在Virtools中從數(shù)據(jù)文件中提取人群數(shù)據(jù)，結(jié)合簡單的碰撞檢測算法，形成最終的人群動畫。本文的系統(tǒng)建立在Virtools3D虛擬實境編輯軟件和VisualStudio2010的基礎(chǔ)上，使用3DMax進(jìn)行場景建模。