面向異構(gòu)骨架的動畫角色運(yùn)動融合研究.pdf

1、傳統(tǒng)運(yùn)動融合僅處理相同角色的運(yùn)動數(shù)據(jù)，已有運(yùn)動數(shù)據(jù)庫無法得到充分復(fù)用。為了突破動畫角色的骨架結(jié)構(gòu)限制，合成更加豐富多樣的運(yùn)動數(shù)據(jù)，提出一種面向異構(gòu)骨架的角色運(yùn)動融合方法。歸納總結(jié)異構(gòu)骨架運(yùn)動數(shù)據(jù)的差異和特征，引入異構(gòu)骨架運(yùn)動重定向技術(shù)，建立一套完整的運(yùn)動融合方案，最后在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了動畫角色運(yùn)動合成。
　　 本文的研究工作主要包括以下幾個方面：
　　 (1)提出一種基于關(guān)鍵姿態(tài)映射的運(yùn)動重定向方法。針對原始運(yùn)動數(shù)據(jù)的高

2、維特性，采用主成分分析(PCA，Principal Component Analysis)方法對運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行降維，獲取運(yùn)動序列的主要特征，并采用姿態(tài)聚類法(Clustering)提取運(yùn)動的關(guān)鍵姿態(tài)，通過源角色與目標(biāo)角色骨架的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)角色關(guān)鍵姿態(tài)的自動生成，最后通過多元插值技術(shù)重構(gòu)運(yùn)動序列。
　　 (2)探索基于動態(tài)時間扭曲(DTW，Dynamic Time Warping)的角色運(yùn)動融合方法。以四元數(shù)形式表示運(yùn)動數(shù)據(jù)

3、，在此基礎(chǔ)上定義相似幀的計算方法，構(gòu)造時間扭曲曲線，變形運(yùn)動序列；通過四元數(shù)球面插值實(shí)現(xiàn)運(yùn)動局部姿態(tài)的融合，并重構(gòu)根關(guān)節(jié)運(yùn)動軌跡，合成角色在世界坐標(biāo)下的運(yùn)動；最后，設(shè)計了一種基于反向運(yùn)動學(xué)和插值技術(shù)的運(yùn)動交互編輯方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動片段的快速修正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法具有良好的交互性和較好的視覺效果。
　　 (3)以上述工作為基礎(chǔ)，設(shè)計了運(yùn)動融合原型系統(tǒng)。通過對骨骼動畫角色的研究與分析，定義了角色骨架層次及運(yùn)動序列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在此基