基于運動圖的運動合成方法研究.pdf

1、虛擬人運動合成技術(shù)一直是虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域研究的難點和熱點之一,也是數(shù)字文化產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)之一,該技術(shù)在影視動漫、三維游戲、安全預(yù)演等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在這些應(yīng)用中不僅要求逼真的運動效果,而且要求能夠靈活的控制虛擬人運動。本文針對這些應(yīng)用需求,深入研究了基于運動圖的運動合成方法,從運動圖的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、運動圖的構(gòu)建以及運動圖的應(yīng)用三方面展開,取得的主要研究成果如下： 一、在運動圖的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段,提出了一種基于特征的人體運動捕獲數(shù)

2、據(jù)自動分割方法。 對運動捕獲數(shù)據(jù)進行合理的分割是構(gòu)建運動圖的前提和基礎(chǔ)。對于分割得到的運動片斷,一方面,運動片斷的長度越短,對運動合成的控制越靈活；另-方面,為了方便用戶控制,運動片斷中應(yīng)當(dāng)包含明確的語義信息。我們利用運動中人體足部的相對關(guān)系提取運動特征,在此基礎(chǔ)上,采用運動捕獲數(shù)據(jù)與運動模板進行匹配的方式,實現(xiàn)了運動捕獲數(shù)據(jù)的自動分割,避免了繁瑣的手工操作,提高了運動捕獲數(shù)據(jù)的分割效率和精度；同時,該方法具有很強的魯棒性,運動

3、分割的正確率比目前廣泛使用的分割方法[KS05]提高了34.12％。 二、在運動圖的構(gòu)建階段,提出了一種基于參數(shù)化運動合成的運動圖方法。 運動圖方法是一種有效地組織運動數(shù)據(jù)的方法,運動圖的本質(zhì)是一種由結(jié)點和邊組成的有向圖。目前運動圖方法中存儲的僅僅是少數(shù)運動捕獲數(shù)據(jù),這種方法使得運動圖的表示能力有限,用戶的控制精度不高。為此,我們提出了基于參數(shù)化運動合成的運動圖方法,該方法的特點在于：其“結(jié)點”對應(yīng)的是一個連續(xù)控制參數(shù)空

4、間,給定一組控制參數(shù),如運動速度、運動轉(zhuǎn)角等,即可精確地合成出對應(yīng)的運動片斷,從而有效地提高了運動圖的表示能力和用戶的控制精度；其“邊”表示了不同參數(shù)空間之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,通過運動融合實現(xiàn)了運動片斷的平滑過渡,同時,提出了一種根據(jù)約束計算根關(guān)節(jié)位置的方法,有效的避免了傳統(tǒng)融合方法中腳步滑動和根關(guān)節(jié)朝向抖動的產(chǎn)生,提高了運動的逼真性。 三、面向運動圖的具體應(yīng)用,提出了一種基于路徑的參數(shù)提取方法。 在上述構(gòu)建的運動圖中,控制參

5、數(shù)是運動速度、運動轉(zhuǎn)角等具有明確物理含義的參數(shù)值。然而,用戶往往需要用直觀的方式控制虛擬人運動,只給定運動軌跡,即要求能實時合成出一段滿足軌跡要求的連續(xù)的運動序列。為了提供給用戶一種靈活的交互方式,需要從直觀的路徑軌跡中提取出運動速度、運動轉(zhuǎn)角等具體的運動參數(shù)。本文提出的基于路徑的參數(shù)提取方法,既滿足了運動合成中實時性的要求,又將路徑軌跡和運動數(shù)據(jù)的屬性緊密結(jié)合起來,使得合成的運動符合路徑軌跡的要求。試驗結(jié)果表明,該方法能夠按照用戶的軌