體育解析系統(tǒng)中虛擬人動(dòng)作的編輯、修改及視頻合成.pdf

1、在以往的體育解析與診斷系統(tǒng)中，通常是用兩臺(tái)攝像機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行實(shí)地拍攝，并將其兩組圖像序列合成轉(zhuǎn)化成為三維數(shù)據(jù)，然后僅通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的解析給教練以參考。然而在實(shí)際應(yīng)用中人們更希望提供教練能對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，甚至直接用鼠標(biāo)對(duì)動(dòng)作進(jìn)行編輯的功能，實(shí)現(xiàn)教練對(duì)動(dòng)作的設(shè)計(jì)和指導(dǎo)。并將其修改的結(jié)果通過(guò)虛擬人表現(xiàn)出來(lái)，再與運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作進(jìn)行視頻合成，給運(yùn)動(dòng)員以直觀的演示。 2003年我們承擔(dān)了河北省《運(yùn)動(dòng)技術(shù)可視化實(shí)時(shí)生物力診斷與仿真指導(dǎo)

2、系統(tǒng)研究》，對(duì)體育解析與診斷系統(tǒng)軟件進(jìn)行了研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)點(diǎn)的手工標(biāo)記法[1]和自動(dòng)識(shí)別法[2]，運(yùn)動(dòng)參數(shù)的解析和虛擬人動(dòng)作重現(xiàn)[1]，用逆向動(dòng)力學(xué)計(jì)算關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置[4]及從圖片中提取運(yùn)動(dòng)人體輪廓[3]等功能。本文是對(duì)該系統(tǒng)做了進(jìn)一步的修改和完善，包括以下三部分內(nèi)容。1.虛擬人動(dòng)畫(huà)：實(shí)現(xiàn)虛擬人動(dòng)畫(huà)的常用方法是手工標(biāo)示法、運(yùn)動(dòng)捕獲方法和自動(dòng)識(shí)別方法。為了減少手工標(biāo)示的工作量，回避運(yùn)動(dòng)捕獲的高成本和彌補(bǔ)自動(dòng)識(shí)別的精度誤差。本文提出了基于插值

3、原理的方法，其采用樣條插值技術(shù)處理位置的平移變化，采用四元數(shù)插值技術(shù)處理方向的旋轉(zhuǎn)變化。 2.虛擬人動(dòng)作的設(shè)計(jì)與修改：當(dāng)教練員需要對(duì)運(yùn)動(dòng)員的某一時(shí)刻的某一關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修改時(shí)，為了保持整個(gè)動(dòng)作的協(xié)調(diào)性和前后動(dòng)作的連貫性，需要對(duì)該幀的其他關(guān)節(jié)點(diǎn)和前后幀的動(dòng)作做相應(yīng)的自動(dòng)匹配。為此本文提出了基于運(yùn)動(dòng)自身的自相似方法和基于正態(tài)分布的關(guān)節(jié)點(diǎn)曲線調(diào)整方法。從運(yùn)動(dòng)員自身的運(yùn)動(dòng)曲線中提取特征信息，然后進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整使其結(jié)果能最大限度地符合運(yùn)動(dòng)員自身