基于運(yùn)動(dòng)捕獲的角色運(yùn)動(dòng)合成研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、由于以關(guān)鍵幀形式手動(dòng)編輯計(jì)算機(jī)角色運(yùn)動(dòng)要求對(duì)真實(shí)人體運(yùn)動(dòng)特征有深入的理解,并且編輯過程過于繁瑣,而基于物理力學(xué)的計(jì)算機(jī)角色運(yùn)動(dòng)合成方法生成的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)真實(shí)性較低,再加上運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)的出現(xiàn),基于運(yùn)動(dòng)捕獲的角色運(yùn)動(dòng)合成成為計(jì)算機(jī)角色動(dòng)畫研究領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向。又由于運(yùn)動(dòng)捕獲過程成本高昂,那么對(duì)運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的編輯問題就成為了一個(gè)研究重點(diǎn)。
　　 首先介紹了目前常用角色動(dòng)畫制作技術(shù)的研究與發(fā)展,詳細(xì)分析了基于運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的角色運(yùn)動(dòng)合成

2、相關(guān)背景知識(shí),主要有虛擬人骨骼模型、運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)格式以及反向運(yùn)動(dòng)學(xué)理論。然后從三個(gè)方面對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)編輯相關(guān)問題進(jìn)行了深入研究與求解,它們分別是:
　　 (1)對(duì)角色運(yùn)動(dòng)編輯中的運(yùn)動(dòng)序列連接問題進(jìn)行了深入分析,采用線性插值及四元數(shù)插值兩種方法來(lái)完成多個(gè)運(yùn)動(dòng)序列的連接處理。對(duì)于人體運(yùn)動(dòng)空間位置變化采用線性插值方法處理,而對(duì)人體運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)的變化的處理則先將運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)中關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度變化轉(zhuǎn)換成四元數(shù)的形式,然后采用四元數(shù)插值算法來(lái)實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)

3、動(dòng)姿勢(shì)的平滑過渡。并且按照待連接兩段運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式分別采用重疊插值和平滑過渡插值方式來(lái)完成兩段運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)平滑連接。
　　 (2)運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的末端關(guān)節(jié)約束處理,采用一種簡(jiǎn)化的反向運(yùn)動(dòng)學(xué)方法來(lái)求解決該類問題。在固定人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)位置的情況下,成功的求解得到了膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)空間位置及旋轉(zhuǎn)四元數(shù)和腿關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)四元數(shù),從而完成了對(duì)一段運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)中需要進(jìn)行末端關(guān)節(jié)約束的關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)的處理,最后采用四元數(shù)插值方法在處理了的關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)

4、與其相鄰關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)之間進(jìn)行插值操作,實(shí)現(xiàn)了這些關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)之間的平滑過渡。
　　 (3)在低維自由度空間中求解基于時(shí)空約束的運(yùn)動(dòng)編輯問題,以將一段正常的行走運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)編輯成一段人體低頭行走通過障礙為背景,對(duì)問題中時(shí)空約束進(jìn)行了合理的量化以及建立了合理的目標(biāo)函數(shù)數(shù)學(xué)模型,采用自由度空間優(yōu)化方法成功將約束條件及目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了降維處理,大大降低了最后優(yōu)化求解的復(fù)雜性。最后求解得到了一段滿足約束條件的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
　　 最后,基于