运动重新定向技术研究

论文摘要

近年来,运动捕获技术已经非常好的应用在计算机角色动画中。通过运动捕获设备,记录下演员的真实运动,然后把该运动数据重新应用到各种虚拟角色中。但当虚拟角色的大小和比例和表演人不一致时,其动作可能会失去原始运动的特点,本文提出一种新的运动重定向技术可以用于解决人体上肢运动重新定向问题。本文首先介绍了虚拟人建模标准,定义了建立的虚拟人模型,说明了模型的分层体系结构,其关节的关节分布及其拓扑关系,讲述了运动捕获设备在计算机动画中的重要作用和现有的各种运动捕获技术,重点介绍了基于数据手套的手语运动数据的捕获方法。然后本文提出了一种重新定向手语运动数据的方法。它把通过数据手套设备捕获的手语数据重新定向到具有不同大小和比例的虚拟人模型上,从而生成与源动作相同且真实自然的动画。具体方法如下:首先进行手势特征的分析,从而能在重定向后保存原先的手语含义,然后利用一种新的映射敏感点的方法把源运动中重要的特征映射到目标运动中,最后采用改进的反向运动学方法实现了手语运动的重定向。本文提出的方法已经成功的应用在新版中国手语电子辞典中,实验表明,提出的方法使得中国手语合成系统的可懂度提高30%以上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 意义及应用领域
• 1.1.1 意义
• 1.1.2 应用领域
• 1.2 具有关节特点的角色动画技术
• 1.2.1 运动学方法
• 1.2.2 动力学方法
• 1.3 运动重新定向技术
• 1.3.1 具有关节特点的角色运动重定向
• 1.3.2 人脸运动重定向
• 1.4 本文使用方法
• 1.5 论文的组织和安排
• 第2章 虚拟人建模和运动数据的获取
• 2.1 虚拟人建模
• 2.1.1 虚拟人建模标准
• 2.1.2 虚拟人模型的表示
• 2.1.3 关节分布及其拓扑关系
• 2.2 基于运动捕获的动画
• 2.2.1 运动捕获发展史
• 2.2.2 运动捕获系统应用
• 2.3 基于数据手套的手语运动数据捕获
• 2.4 本章小结
• 第3章 敏感点重要性分析
• 3.1 重要性分析
• 3.2 手势特征分析
• 3.3 映射敏感点
• 3.4 本章小结
• 第4章 反向运动学方法
• 4.1 反向运动学介绍
• 4.1.1 应用领域
• 4.1.2 反向运动学定义
• 4.1.3 反向运动学的分类
• 4.1.4 数值的方法
• 4.1.5 分析的IK 技术和HAL 链
• 4.1.6 CCD 算法
• 4.1.7 其它的IK 技术
• 4.2 基于约束函数的分析的反向运动学算法
• 4.2.1 7-DOF 的人体上肢关节链分析
• 4.2.2 基于约束函数的反向运动学算法
• 4.3 本章小结
• 第5章 实验结果与结论
• 5.1 实验结果
• 5.2 结论和以后的工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢