虚拟人动画是计算机动画领域的研究热点,利用计算机模拟逼真的虚拟人皮肤变形以及栩栩如生的虚拟人动作是动画研究者们追求的目标。由于人体构造复杂、皮肤精细、人体骨架的运动影响着皮肤变形,因此骨架驱动的虚拟人皮肤变形成为虚拟人动画领域的研究重点。本文通过改进的热平衡权重计算方法和骨骼蒙皮算法实现了真实感较强的骨架驱动的虚拟人皮肤变形动画。由于表面模型控制方便、算法复杂度低,本文采用虚拟人表面模型驱动骨架带动皮肤变形。使用3组精度和形态特征不同的虚拟人模型进行实验,首先,提取模型3DS文件的关键信息获得虚拟人网格皮肤;然后,通过特征点提取、模型分割、拓扑层次划分等操作精确提取出虚拟人骨架,得到完整的虚拟人表面模型;接着,在热平衡法的基础上作适当改进,通过判断皮肤顶点的投影相对骨骼向量的位置来确定骨架和皮肤的绑定关系,并求解热平衡方程得到皮肤绑定所需的权重值;最后,结合对偶四元数混合蒙皮算法实现了逼真的虚拟人皮肤变形动画。实验结果表明,本文制作的虚拟人皮肤变形动画较为逼真,体现了骨架驱动的虚拟人实时皮肤变形效果。改进的热平衡法可精确判定骨架和皮肤的绑定关系,解决了关节大幅度旋转时肢体交接处皮肤凸起的变形失真问题。此外,对偶四元数混合蒙皮算法的引入有效避免了线性混合蒙皮算法的缺陷。