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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
虚拟人研究一直是虚拟现实、计算机仿真、计算机图形学领域的研究热点之一，其研究成果广泛应用于军事训练与仿真、生物与医疗、动画与游戏、影视与娱乐等相关领域。本文针对虚拟人的实时皮肤变形技术与自然运动仿真中面临的若干题目进行深入细致的探讨，围绕实时皮肤变形与运动仿真这一中心目标，从以下四个方面展开了相关技术的深入研究：（1）提出一种基于mesh形状分割的快速、自动的骨骼生成算法。该算法可以快速有效地自动生成角色模型的骨骼系统，能够保持模型的拓扑结构和一些主要特征和形状，生成的骨骼节点也在模型的中轴之上，骨骼生成结果不因模型发生平移、旋转等空间变换而改变，骨骼拓扑也不因缩放变换而改变，算法消耗时间更少，为实现角色皮肤变形、角色动画与运动仿真提供了基础条件。（2）提出一种基于Muscle-Pushing的实时皮肤变形算法。该算法采用骨骼层、肌肉层、皮肤层的三层解剖学模型来模拟骨骼和肌肉运动时对皮肤的产生的运动变形，实现肌肉层运动对皮肤层挤压产生的如肌肉隆起、滑动等细节变形。该算法过程还可以方便地移植到GPU上，在视觉真实感、减少人工需求和实时渲染等性能方面都取得了良好的效果。（3）提出一种基于四元数球面线性插值和B样条四元数插值的QI(Quaternion Interpolation)算法，解决了曲线骨骼驱动的旋转失真题目。该算法采用位置-四元数(Position Quaternion)的方式构建人体变形中曲线骨骼的局部坐标系，采用位置-四元数-缩放(Position Quaternion Scale)的方式代替传统的转化矩阵，通过人体表面顶点在该坐标系下的绑定，实现人体皮肤、肌肉的变形，有效地消除了局部坐标系的旋转失真和变形失真现象，适用限制少，易于实现。（4）提出一种基于动作捕捉数据的角色运动算法。该算法通过已有的大量运动捕捉数据，对其motion动作骨骼结构进行分析和提取，并与mesh骨骼结构进行匹配，对其动作姿态进行转化和校正，实现了两套骨骼系统的匹配，快速有效的提取了运动捕捉数据并驱动mesh骨骼，实现了如：步行、快跑、下蹲、跳跃、攀爬等角色运动仿真，不需要重新计算生成新的每帧动作数据，可以实时将动作捕捉数据用于角色骨骼驱动。相比于传统的简单点线、椭球体骨骼的单调简单的可视化方式，带逼真皮肤变形效果的mesh模型显示更能体现出角色在动作捕捉数据下的真实感运动姿态，大大增加了虚拟角色运动仿真的逼真性。最后，将增强现实技术与本文所提出的角色实时皮肤变形与运动仿真技术相结合，实现了基于增强现实的人体运动变形与仿真系统，并进行了仿真验证。 |
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发表于 2022-5-5 12:14:33
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