3、逼真树木动画的运动捕捉与动态属性估计

逼真树木动画的运动捕捉与动态属性估计

在当今的计算机图形学领域，实现逼真的树木动画是一项具有挑战性的任务。自然树木形态各异，且具有复杂的内部动态属性，这使得模拟它们在风场中的摇曳变得困难。本文将介绍一种基于低成本深度传感器 Kinect V2 的方法，用于捕捉树木运动并估计其动态属性，从而实现逼真的树木动画。

背景与动机

植被的逼真建模和动画一直是一个重要的问题。以往对静态树木模型的重建研究较多，但对于模拟树木在风场中摇曳的方案研究较少。传统的运动捕捉方法，如被动光学系统，成本高且适用于室内树木；而基于视频的运动捕捉虽成本低、便携，但未深入探究树枝的振动关系。因此，我们需要一种新的方法来解决户外树木运动捕捉和动态属性估计的问题。

系统概述

我们的运动捕捉和数据驱动动画系统主要由三部分组成：
1. 运动捕捉 ：使用 Kinect V2 收集树木在拉动 - 释放实验中的运动数据。
2. 参数估计 ：通过投影纹理点云到图像平面进行 2D 跟踪，再将结果映射到 3D 坐标，计算旋转角度，并使用快速傅里叶变换（FFT）获取运动频谱，从而估计树枝的动态属性。
3. 动画合成 ：使用空间殖民（SC）算法生成静态树木模型，结合动态参数和静态模型合成树木运动。

下面是系统的流程图：

graph LR
    A[运动捕捉] --> B[参数估计]
    B --> C[动画合成]