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三维模型驱动就是用表演者的动作来直接驱动虚拟模型的动作。它在表演动画中是一项不可或缺的关键技术,不仅可以使动画或者游戏的制作更为快捷、方便,还可以使得到的模型动作更具灵活性、真实性。特别是人头的模型驱动,由于它在模型定位、表情动画等方面有着关键作用,所以是模型驱动中的一个热点问题。而面向视频的模型驱动方法,由于其成本低、效率高等优点,在动画制作领域得到越来越多的关注和应用。
本文首先对面向视频的运动捕捉系统的研究背景和研究意义进行简要的介绍,然后将整个系统分为跟踪、模型和驱动三个部分进行研究。在跟踪部分,我们对现有的跟踪算法进行概述与分析,从中选择CAMShift作为系统的跟踪算法,并且我们对其做了以下几点改进:一是加入Adaboost人脸检测使得算法能够自动初始化,二是将计算的颜色直方图由一维提升为二维使得算法不易受背景干扰,三是运用人脸形态约束的方法来限制跟踪到的人脸范围。在模型部分,我们利用三维图形开发工具OpenGL导入一个三维的人头模型。最后在驱动部分,由跟踪算法所得到的目标位置和尺寸的二维信息,将被转化为该目标在空间中的三维坐标信息,然后我们用此信息来控制前面导入的三维模型。
为了验证整个系统方案的可行性及有效性,我们按照上述的三个部分搭建了一个的人头运动捕捉系统。我们用的编程语言是C++,在跟踪时用到了OpenCV,而在模型导入和控制时用到了OpenGL。实验证明,我们搭建的系统可以较为准确地捕获到人头的大部分运动,而且与传统的依靠传感器的运动捕捉系统相比,它避免了使用限制演员表演的传感器,在捕捉时间上也没有太大的差距,基本达到了实时应用的条件。