基于运动捕获数据的目标导向运动合成.pdfVIP

第２９卷第７期　　　 计算机应用与软件 Ｖｏｌ２９Ｎｏ．７ ２０１２年７月　　 ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ Ｊｕｌ．２０１２ 基于运动捕获数据的目标导向运动合成 石　荣 （杭州电子科技大学图形图像研究所　浙江杭州３１００１８） 摘　要　　在计算机动画研究领域，人体运动一直是研究者们感兴趣的内容，逆向运动学是求解人体运动的一项关键技术。用户通 过指定相应目标和肢体末端关节，来计算人体全身关节的旋转角，进而得到整体的位姿和运动。传统的数值方法在求解人体运动时 没有考虑人体运动的规律，因而得到的结果往往不够真实。提出一种基于真实人体运动数据的实时目标导向运动合成算法，该算法 克服了传统数值迭代方法的缺陷，有效改善了单纯使用雅克比矩阵的效果，在动画生成的效率和真实性上都有一定的提高。 关键词　　逆向运动学　目标导向　运动捕获　运动合成 中图分类号　ＴＰ３９１　　　　文献标识码　Ａ ＧＯＡＬＯＲＩＥＮＴＥＤＭＯＴＩＯＮＳＹＮＴＨＥＳＩＳＢＡＳＥＤＯＮＭＯＴＩＯＮＣＡＰＴＵＲＥＤＤＡＴＡ ＳｈｉＲｏｎｇ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｒａｐｈｉｃｓＩｍａｇｅｓ，ＨａｎｇｚｈｏｕＤｉａｎｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１８，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ｉｎｄｏｍａｉｎｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｉｍａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ，ｈｕｍａｎｍｏｔｉｏｎｉｓａｌｗａｙｓｔｈｅｍａｔｔｅｒａｔｔｒａｃｔｉｎｇｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｉｓａｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｄｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｈｕｍａｎｍｏｔｉｏｎ．Ｂｙａｓｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔａｒｇｅｔｓａｎｄｔｈｅｄｉｓｔａｌｅｎｄｊｏｉｎｔｓｏｆｅｘｔｒｅｍｉｔｙ， ｔｈｅｕｓｅｒｓｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎａｎｇｌｅｓｏｆａｌｌｊｏｉｎｔｓｏｆｈｕｍａｎｂｏｄｙａｎｄｔｈｅｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｅｎｔｉｒｅｐｏｓｅｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｍｏｔｉｏｎ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓｉｇｎｏｒｅｔｈｅｌａｗｏｆｈｕｍａｎｍｏｔｉｏｎｗｈｉｌｅｄｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｈｕｍａｎｍｏｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｄｅｒｉｖｅｄａｒｅｏｆｔｅｎｌｅｓｓｕｎｒｅａｌｉｓｔｉｃ．Ｉｎｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎｏｖｅｌｒｅａｌｔｉｍｅｇｏａｌｏｒｉｅｎｔｅｄｍｏｔｉｏｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎａｃｔｕａｌｈｕｍａｎｍｏｔｉｏｎｄａｔａ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｏｖｅｒｃｏｍｅｓｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｔｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｕｓｉｎｇｔｈｅＪａｃｏｂｉｎｍａｔｒｉｘｏｎｌｙ，ａｎｄｈａｓｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｎｉｍａｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｎｇａｎｄｒｅａｌｉｔｙｔｏｃｅｒｔａｉｎｐｏｉｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　　Ｉｎｖｅｒｓｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　Ｇｏａｌｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｍｏｔｉｏｎｃａｐｔｕｒｅ　Ｍｏｔｉｏｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓ 人体运动编辑的难点主要在于人类自身结构非常复杂，自 ０　引　言 由度很多。为了加快运动编辑的速度，同时简化计算，一般采用 的方法是减少自由度的数量。如文献［１］指出的那样，尽管人 人体运动的生成和编辑是计算机动画研究的重点和难点之 体拥有上百个自由度，但这些自由度都是由关节内部的耦合、关 一。当前主流的方法有两种，一种是动画师手工、逐帧地生成和