【碩士】古建動畫自動生成系統(tǒng)中復雜動作的設(shè)計與實現(xiàn)

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　　【學位年度】2010　　【摘要】　　隨著人工智能、計算機圖形學和軟硬件技術(shù)的高速發(fā)展，計算機動畫已經(jīng)廣泛應用于工程、科研、文娛等眾多領(lǐng)域。中科院陸汝鈐院士于90年代提出的全過程計算機輔助自動生成動畫技術(shù)將人工智能技術(shù)和基于知識的方法引入動畫生成的全過程，其目標是有一個適當?shù)墓适?，以受限自然語言的形式輸入計算機，基于情節(jié)庫、場景庫、動作庫等知識庫，將動畫制作的全過程依靠計算機自動完成，最終生成3D動畫。2007年，項目組承擔了國家科技支撐項目子課題--基于語義理解的古代建筑場景動畫自動輔助生成技術(shù)研究，開始研制中國古代建筑搭建動畫自動生成系統(tǒng)（簡稱古建動畫自動生成系統(tǒng)）。該課題將動畫自動生成技術(shù)應用于古建筑領(lǐng)域，通過計算機輔助自動生成古建筑搭建過程的三維動畫演示。　　　　本文以古建動畫自動生成系統(tǒng)為背景，著重介紹了古建動畫自動生成系統(tǒng)當中，人物動畫部分處于最為核心地位的運動規(guī)劃、時間規(guī)劃兩個模塊的設(shè)計思路以及實現(xiàn)方法；以及古建構(gòu)件核算部分構(gòu)件尺寸計算的方法。　　　　動作規(guī)劃是古建動畫自動生成系統(tǒng)當中人物動作部分的核心模塊，它以人物角色的動作為核心，由定性層和定量層兩部分組成。定性層的運動規(guī)劃稱為動作規(guī)劃，它將場景中運動角色的動作進行組織，并以動作的定性描述語言ADL表達。定量層的運動規(guī)劃稱為動作計算，它以ADL中的定性動作描述作為輸入，依據(jù)其進行定量計算，并以底層動畫軟件可以識別的方式輸出，在這一過程中使用到動作庫作為支持。本文介紹了動作計算模塊的設(shè)計思路及實現(xiàn)方法，給出了動作計算的整體流程，中間用到的接口文件結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，動作庫組織結(jié)構(gòu)及使用方法，并詳細闡述了動作分類以及各類人物動作的運動信息的計算方法?！　　　?時間規(guī)劃模塊是古建動畫自動生成系統(tǒng)中對原有設(shè)計改動最大的模塊，它用于處理動作的定性時間信息，結(jié)合定性的時間信息和定量的動作長度規(guī)劃動作間的相互關(guān)系，最后定量的給出每個動作具體的發(fā)生時刻。該模塊使用到了Allen的13種時間關(guān)系模型及其時間關(guān)系傳遞理論。時間規(guī)劃模塊也可以分為定性和定量兩部分，定性層完成了三部分的內(nèi)容，分別是：處理輸入ADL文件中的時間信息，擴展ADL中的時間信息生成時間關(guān)系矩陣，邏輯檢查并生成所有的動作關(guān)系組合序列；定量層也完成三部分內(nèi)容，分別是：挑選最優(yōu)動作關(guān)系組合序列，為每個角色建立時間軸、并確定軸上關(guān)鍵時間點間的關(guān)系，確定每個動作的開始時刻與結(jié)束時刻。由于時間規(guī)劃模塊的引入，使得動作間的交互程度得以提高和動作的連貫性得以增強?！　　　?核算模塊是古建系統(tǒng)當中的基礎(chǔ)模塊，它處理用戶輸入的描述建筑基本特征的類自然語言，精確計算出構(gòu)件的尺寸、位置、方向以及搭建順序，為后續(xù)的動畫展示提供數(shù)據(jù)。尺寸計算模塊是其中重要的組成部分，同時也是位置方向計算的基礎(chǔ)。本文介紹了硬山、歇山、廡殿三種房屋形制中，20余類構(gòu)件的尺寸計算方法。并給出了在Java面向?qū)ο缶幊汰h(huán)境以及Jess推理環(huán)境下的具體實現(xiàn)過程?！　」?9頁

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