【摘要】：20世紀(jì)90年代,中國科學(xué)院陸汝鈐院士提出全過程計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)畫自動(dòng)生成技術(shù),該技術(shù)將人工智能和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)造性的融合,以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為技術(shù)支撐實(shí)現(xiàn)3D動(dòng)畫的自動(dòng)創(chuàng)作過程。隨著手機(jī)通訊工具的推廣普及,中科院研究員張松懋老師在2008年提出將全過程計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)畫自動(dòng)生成技術(shù)應(yīng)用到手機(jī)短信載體上,并帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)室課題組設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了手機(jī)3D動(dòng)畫自動(dòng)生成系統(tǒng)。該系統(tǒng)接收發(fā)送方短信后,先后經(jīng)過短信主題信息抽取、定性情節(jié)規(guī)劃、定量動(dòng)畫計(jì)算、動(dòng)畫渲染四部分處理,最終生成與短信內(nèi)容相符的3D動(dòng)畫片發(fā)送給短信接收方。虛擬攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃是手機(jī)3D動(dòng)畫系統(tǒng)中必不可少的一項(xiàng)重要功能,包括定性規(guī)劃和定量計(jì)算兩大部分。攝像機(jī)定性規(guī)劃模塊在定性情節(jié)規(guī)劃的基礎(chǔ)上,完成拍攝目標(biāo)的選取和鏡頭拍攝屬性的規(guī)劃;攝像機(jī)定量計(jì)算模塊在定量動(dòng)畫計(jì)算得到人物、布局、動(dòng)作、燈光等動(dòng)畫數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)無障礙的拍攝路徑,向觀眾呈現(xiàn)場景中的主要內(nèi)容,以達(dá)到表現(xiàn)短信主題的目的。攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的研究是手機(jī)3D動(dòng)畫自動(dòng)生成課題中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。手機(jī)3D動(dòng)畫自動(dòng)生成系統(tǒng)的原版攝像機(jī)規(guī)劃中,隨機(jī)生成的拍攝手法與短信主題聯(lián)系不夠緊密,針對(duì)這個(gè)問題,本文首次提出基于導(dǎo)演知識(shí)庫的攝像機(jī)定性分層規(guī)劃:第一層以系統(tǒng)定性情節(jié)規(guī)劃輸出為基礎(chǔ),根據(jù)原語規(guī)則推理得到對(duì)應(yīng)動(dòng)畫場景主題內(nèi)容的拍攝手法;第二層基于上層得到的拍攝手法完成鏡頭組合的選擇任務(wù)。以攝影領(lǐng)域成熟的理論研究作為背景,基于語義網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的攝像機(jī)導(dǎo)演知識(shí)庫分為本體庫和規(guī)則庫兩部分,本體庫定義攝像機(jī)拍攝手法的分類及其各種屬性,規(guī)則庫體現(xiàn)攝影領(lǐng)域在不同場景下使用的拍攝規(guī)則。目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)了效果較為理想的13條高級(jí)攝影原語,實(shí)現(xiàn)了與高級(jí)攝影原語相對(duì)應(yīng)的27種鏡頭屬性規(guī)則具體方案。在攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃定量計(jì)算部分,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于八叉樹的攝像機(jī)全局路徑規(guī)劃。采用八叉樹結(jié)構(gòu)對(duì)場景進(jìn)行劃分,給出了場景生成樹算法來自動(dòng)標(biāo)注場景的障礙物和可規(guī)劃自由空間,并建立場景中自由節(jié)點(diǎn)的面鄰接圖。給出了基于鄰接圖的路徑搜索算法,根據(jù)攝像機(jī)定性規(guī)劃參數(shù)選擇較優(yōu)的路徑,最終生成平滑連續(xù)、無障礙的攝像機(jī)拍攝路徑。選取手機(jī)3D動(dòng)畫自動(dòng)生成系統(tǒng)從2017年12月到2018年4月接收的618條短信進(jìn)行性能評(píng)估實(shí)驗(yàn)。其中成功執(zhí)行基于導(dǎo)演知識(shí)庫的攝像機(jī)規(guī)劃的短信占所有短信的66.18%,說明構(gòu)建的導(dǎo)演本體庫和規(guī)則庫可以實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)定性規(guī)劃中超過一半以上的短信數(shù)據(jù)覆蓋,從而有效提高對(duì)于短信主題的表達(dá)能力。618條短信中執(zhí)行攝像機(jī)全局路徑規(guī)劃短信有326條,占所有短信的52.75%,表明攝像機(jī)全局路徑規(guī)劃的有效性。攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃觀賞性實(shí)驗(yàn)中觀眾對(duì)動(dòng)畫指標(biāo)“動(dòng)畫整體效果較為滿意”、“拍攝目標(biāo)明確”、“拍攝目標(biāo)未被遮擋”和“拍攝路徑流暢”效果的綜合評(píng)價(jià)達(dá)到3.88分(五分制),表明攝像機(jī)全局路徑規(guī)劃有利于攝像機(jī)在運(yùn)動(dòng)路徑中避障問題的解決并生成平滑穩(wěn)定的攝像機(jī)拍攝路徑。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;TN948.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2724542