人體運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的建模與重用研究.pdf

1、人體運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)因其視覺(jué)真實(shí)感強(qiáng)、細(xì)節(jié)保持度良好等優(yōu)勢(shì)，已被廣泛地用于動(dòng)畫(huà)、游戲和醫(yī)療康復(fù)等多個(gè)領(lǐng)域。特別是在動(dòng)畫(huà)制作和視頻游戲中，運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)，近年來(lái)人們積累了大量的運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)。若能有效地重用已有數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建新的運(yùn)動(dòng)而不是反復(fù)地進(jìn)行捕獲，就能夠節(jié)省大量時(shí)間、金錢(qián)與人力成本。另一方面，重用已有數(shù)據(jù)還能生成出人類(lèi)所無(wú)法完成的動(dòng)作。運(yùn)動(dòng)重用降低了動(dòng)畫(huà)和游戲制作的門(mén)檻，使得普通人也能從事相關(guān)的工

2、作。實(shí)際上，運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的重用（簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)重用）已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)和圖形學(xué)中的活躍研究課題。
　　依照運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的獲取與使用的流程與特點(diǎn)來(lái)看，運(yùn)動(dòng)分割、運(yùn)動(dòng)檢索以及運(yùn)動(dòng)合成是運(yùn)動(dòng)重用中的重要環(huán)節(jié)，本文的研究圍繞這三個(gè)方面展開(kāi)，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(dòng)表示一類(lèi)文本運(yùn)動(dòng)表示。該表示不僅形式簡(jiǎn)潔、易于理解，且具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性;它在運(yùn)動(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)上，從而進(jìn)行更好的運(yùn)動(dòng)分析和處理。在該表示的基礎(chǔ)上，分別建立人體運(yùn)動(dòng)的一元和二元向量空間模型，并提出基于運(yùn)動(dòng)幅度的運(yùn)動(dòng)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(kù)中檢索出邏輯相似的運(yùn)動(dòng)。
　　(2)通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)類(lèi)別的本質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律:運(yùn)動(dòng)詞匯和運(yùn)動(dòng)主題?；谶@些運(yùn)動(dòng)規(guī)律，提出一種“局部語(yǔ)義一致性曲線(xiàn)”來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)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(shí)，而且保持了良好的運(yùn)動(dòng)類(lèi)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(dòng)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(wèn)題，提出一種稀疏語(yǔ)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(dòng)屬性能夠被自動(dòng)地提取出來(lái)，并分別關(guān)聯(lián)于不同的低維運(yùn)動(dòng)參數(shù)上。該模型極大降低了運(yùn)動(dòng)合成的控制復(fù)雜度，同時(shí)不會(huì)損失合成運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量;通過(guò)簡(jiǎn)單地修改運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)值，就能夠?qū)崟r(shí)、直觀(guān)地控制運(yùn)動(dòng)的生成。