人體運(yùn)動捕獲數(shù)據(jù)的建模與重用研究.pdf

1、人體運(yùn)動捕獲數(shù)據(jù)因其視覺真實(shí)感強(qiáng)、細(xì)節(jié)保持度良好等優(yōu)勢，已被廣泛地用于動畫、游戲和醫(yī)療康復(fù)等多個領(lǐng)域。特別是在動畫制作和視頻游戲中，運(yùn)動捕獲被認(rèn)為是最有前途的技術(shù)之一。隨著相關(guān)研究與應(yīng)用的增長，近年來人們積累了大量的運(yùn)動捕獲數(shù)據(jù)。若能有效地重用已有數(shù)據(jù)來創(chuàng)建新的運(yùn)動而不是反復(fù)地進(jìn)行捕獲，就能夠節(jié)省大量時間、金錢與人力成本。另一方面，重用已有數(shù)據(jù)還能生成出人類所無法完成的動作。運(yùn)動重用降低了動畫和游戲制作的門檻，使得普通人也能從事相關(guān)的工

2、作。實(shí)際上，運(yùn)動捕獲數(shù)據(jù)的重用（簡稱運(yùn)動重用）已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)動畫和圖形學(xué)中的活躍研究課題。
　　依照運(yùn)動捕獲數(shù)據(jù)的獲取與使用的流程與特點(diǎn)來看，運(yùn)動分割、運(yùn)動檢索以及運(yùn)動合成是運(yùn)動重用中的重要環(huán)節(jié)，本文的研究圍繞這三個方面展開，主要工作內(nèi)容與創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)提出一種通用的人體運(yùn)動表示一類文本運(yùn)動表示。該表示不僅形式簡潔、易于理解，且具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性;它在運(yùn)動捕獲數(shù)據(jù)與文本數(shù)據(jù)間建立了橋梁，使任何基于文本的算法和模

3、型得以便捷地應(yīng)用在運(yùn)動數(shù)據(jù)上，從而進(jìn)行更好的運(yùn)動分析和處理。在該表示的基礎(chǔ)上，分別建立人體運(yùn)動的一元和二元向量空間模型，并提出基于運(yùn)動幅度的運(yùn)動詞頻調(diào)整算法。該模型最終能夠以較高的精度從數(shù)據(jù)庫中檢索出邏輯相似的運(yùn)動。
　　(2)通過對運(yùn)動捕獲數(shù)據(jù)文本化并進(jìn)行非監(jiān)督的主題建模，挖掘出了獨(dú)立于運(yùn)動類別的本質(zhì)運(yùn)動規(guī)律:運(yùn)動詞匯和運(yùn)動主題。基于這些運(yùn)動規(guī)律，提出一種“局部語義一致性曲線”來實(shí)現(xiàn)長運(yùn)動序列的分割。該方法不僅充分利用了蘊(yùn)含在已

4、有數(shù)據(jù)中的重要知識，而且保持了良好的運(yùn)動類別可擴(kuò)展性，能夠獲得比現(xiàn)有分割方法更高的正確率。
　　(3)為了解決參數(shù)化運(yùn)動合成方法中普遍存在的參數(shù)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一和可理解性差的問題，提出一種稀疏語義參數(shù)化模型，使得跳躍高度、行走路徑和擺臂幅度等運(yùn)動屬性能夠被自動地提取出來，并分別關(guān)聯(lián)于不同的低維運(yùn)動參數(shù)上。該模型極大降低了運(yùn)動合成的控制復(fù)雜度，同時不會損失合成運(yùn)動的質(zhì)量;通過簡單地修改運(yùn)動參數(shù)的數(shù)值，就能夠?qū)崟r、直觀地控制運(yùn)動的生成。