體育解析系統(tǒng)中虛擬人動作的編輯、修改及視頻合成.pdf

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

2、系統(tǒng)研究》，對體育解析與診斷系統(tǒng)軟件進(jìn)行了研發(fā)，實現(xiàn)了關(guān)節(jié)點的手工標(biāo)記法[1]和自動識別法[2]，運(yùn)動參數(shù)的解析和虛擬人動作重現(xiàn)[1]，用逆向動力學(xué)計算關(guān)節(jié)點的位置[4]及從圖片中提取運(yùn)動人體輪廓[3]等功能。本文是對該系統(tǒng)做了進(jìn)一步的修改和完善，包括以下三部分內(nèi)容。1.虛擬人動畫：實現(xiàn)虛擬人動畫的常用方法是手工標(biāo)示法、運(yùn)動捕獲方法和自動識別方法。為了減少手工標(biāo)示的工作量，回避運(yùn)動捕獲的高成本和彌補(bǔ)自動識別的精度誤差。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.虛擬人動作的設(shè)計與修改：當(dāng)教練員需要對運(yùn)動員的某一時刻的某一關(guān)節(jié)點進(jìn)行修改時，為了保持整個動作的協(xié)調(diào)性和前后動作的連貫性，需要對該幀的其他關(guān)節(jié)點和前后幀的動作做相應(yīng)的自動匹配。為此本文提出了基于運(yùn)動自身的自相似方法和基于正態(tài)分布的關(guān)節(jié)點曲線調(diào)整方法。從運(yùn)動員自身的運(yùn)動曲線中提取特征信息，然后進(jìn)行自動調(diào)整使其結(jié)果能最大限度地符合運(yùn)動員自身