一种基于视频的人体动画骨架提取技术

人体动画是计算机动画中最具有挑战性的领域．针对传统人体动画技术的不足,提出了一种新技术来提取视频中的人体骨架,以应用于人体动画．对于任何视频流,该方法都能在图像序列中跟踪人体特征骨架,并建立了透视投影下的三维人体运动骨架序列,最终通过自动注释运动信息建立了可供动画师浏览、查询的运动信息库．这种方法具有素材来源丰富、计算量少、制作高效等特点,而且产生了人体运动非常真实,同时也将动画师从枯燥的工作中解     

基于单目视频运动跟踪的三维人体动画

针对传统人体动画制作成本高、人体运动受捕获设备限制等缺陷,提出了一种基于单目视频运动跟踪的三维人体动画方法。首先给出了系统实现框架,然后采用比例正交投影模型及人体骨架模型来恢复关节的三维坐标,关节的旋转欧拉角由逆运动学计算得到,最后采用H-anim标准对人体建模,由关节欧拉角驱动虚拟人产生三维人体动画。实验结果表明,该系统能够对人体运动进行准确的跟踪和三维重建,可应用于人体动画制作领域。     

三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法*

提出了三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法,即将现有的关节动画与单一网格动画相结合,利用骨架的继承变换和顶点混合技术使骨骼蒙皮动画平滑逼真。实验表明该方法有良好的显示效果,并具有较好的实时性,且占用的存储空间不大,能够满足当前三维图形引擎对动画技术的要求。     

三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法

提出了三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法，即将现有的关节动画与单一网格动画相结合，利用骨架的继承变换和顶点混合技术使骨骼蒙皮动画平滑逼真。实验表明该方法有良好的显示效果，并具有较好的实时性，且占用的存储空间不大，能够满足当前三维图形引擎对动画技术的要求。     

正向运动学和关键帧系统的骨骼动画引擎实现

游戏角色动画一骨骼动画创作流程分为生成骨架、骨架运动、蒙皮等步骤。本文以这个流程为主线,讲述了一种基于正向运动学和关键帧系统的骨骼动画引擎的实现。     

基于人体自然比例特征的参数化骨架建模方法

关节角色动画一般是由角色的骨架模型控制运动,人物角色动画作为关节动画领域热门研究方向之一,广泛应用于计算机动画,人体运动分析,人机工程,运动捕捉以及计算机视觉等领域。人体骨架的各部分长度具有一定的自然比例特点。因此,我们提出了一种基于人物骨架长度比例特点的人物角色建模方法,通过研究人体各部分骨架长度的比例特点,将骨架模型参数化,并最终建立满足运动捕捉数据的层次骨架模型。实验表明,该文提出的方法可以快速的获得标准的人体骨架模型,方便于角色动画的建立,参数化的骨架也使我们能够获得不同人物特征的骨架模型,满足于不同领域的需要。     

基于运动捕获数据的虚拟人动画研究

随着三维游戏等行业对计算机动画制作需求的增加,在三维动画制作软件中人工调整虚拟人动作的工作方式已经不再适合现在的计算机动画制作。运动捕获技术是直接记录物体的运动数据并将其用于生成计算机动画,具有高效率、所生成的动画真实感强等优点,因而获得了广泛应用。提出了一种利用运动捕获数据来生成动画的方法,基于运动捕获得到的数据建立并驱动三维骨架模型,从而产生骨架的运动,形成动画。该方法可以充分利用现有的大量运动捕获数据,因此具有较大的应用前景。     

三维虚拟古代士兵群体运动仿真研究

针对现有的虚拟群体动画技术难以同时保证动画的实时性和真实性等问题,提出了一种采用运动捕获数据和粒子群系统相结合的方法来实现群体的运动。对运动捕获数据进行分析与研究,采用Maya嵌入式脚本语言(MEL)建立并驱动三维骨架模型,从而产生骨架的运动,形成动画,最后采用粒子群系统实现群体的运动。经实验证明,此方法在三维场景中成功实现了古代士兵群体的行军运动仿真,且提高了制作群体动画的效率和逼真度。     

基于紧身衣的人体动画研究

传统人体动画技术计算量大,缺乏真实感,制作成本昂贵.为此,提出了一种基于紧身衣和相机定标的新的人体动画技术.将身穿紧身衣模特的运动拍摄成视频后,可在图像序列中自动跟踪人体关节信息,并建立透视投影下的三维人体运动骨架序列,最终通过自动生成BVH(biovision hierarchy)文件与当今流行的Poser, 3DMax等人体动画制作软件接口,将模特的运动信息赋予新的角色.该方法具有运动信息来源广泛、高效、制作成本低等特点,而且产生的人体运动非常真实.这不仅将动画师从枯燥的工作中解放出来,而且也可用于家     

基于共形几何代数的三维人体骨架运动序列

为了解决虚拟试衣中人体模型可以动态展示服装效果的问题,提出三维人体骨架动态建模。在基于三维人体模型的骨架自动提取的基础上,采用共形几何代数方法描述人体关节点的运动并通过相邻关节点的位置变化表达不同的人体动作。用关键帧插值法实现人体姿态的序列动作,选择螺旋运动算子实现了基于2D视频图像的3D人体骨架姿态的参数估计,建立了骨架运动模型。三维人体骨架模拟视频动作证实了该方法的高效性。     

基于Kinect的人体姿态估计优化和动画生成

为了生成更准确流畅的虚拟人动画,采用Kinect设备捕获三维人体姿态数据的同时,使用单目人体三维姿态估计算法对Kinect的彩色信息进行骨骼点数据推理,从而实时优化人体姿态估计效果,并驱动虚拟人物模型生成动画。首先,提出了一种时空优化的骨骼点数据处理方法,以提高单目估计人体三维姿态的稳定性;其次,提出了一种Kinect和遮挡鲁棒姿势图（ORPM）算法融合的人体姿态估计方法来解决Kinect的遮挡问题;最后,研制了基于四元数向量插值和逆向运动学约束的虚拟人动画系统,其能够进行运动仿真和实时动画生成。与仅利用Kinect捕获人体运动来生成动画的方法相比,所提方法的人体姿态估计数据鲁棒性更强,具备一定的防遮挡能力,而与基于ORPM算法的动画生成方法相比,所提方法生成的动画在帧率上提高了两倍,效果更真实流畅。     

Skeleton driven animation based on implicit skinning

Skeleton-driven animation methods have been commonly used in animating 3D characters. In these methods, a skinning process that binds the character surface onto the skeleton is required. This process is usually accomplished manually and is a time-consuming task. In this paper, we propose a novel method for automatically skinning skeletal character models. Given the motion of a skeleton, our method can animate the character model automatically. In our method, each joint coordinate is parameterized by its surrounding local surface. In such a way, the character's surface is implicitly bound onto the skeleton. Character animation is achieved by minimizing an energy function that is carefully designed to prevent unnatural volume changes and to guarantee smooth deformations. Experiments demonstrate the efficiency and excellent performance of our method.     

Interactive motion mapping for real‐time character control

It is now possible to capture the 3D motion of the human body on consumer hardware and to puppet in real time skeleton‐based virtual characters. However, many characters do not have humanoid skeletons. Characters such as spiders and caterpillars do not have boned skeletons at all, and these characters have very different shapes and motions. In general, character control under arbitrary shape and motion transformations is unsolved ‐ how might these motions be mapped? We control characters with a method which avoids the rigging‐skinning pipeline — source and target characters do not have skeletons or rigs. We use interactively‐defined sparse pose correspondences to learn a mapping between arbitrary 3D point source sequences and mesh target sequences. Then, we puppet the target character in real time. We demonstrate the versatility of our method through results on diverse virtual characters with different input motion controllers. Our method provides a fast, flexible, and intuitive interface for arbitrary motion mapping which provides new ways to control characters for real‐time animation.     

基于动捕数据驱动的三维民族舞蹈展示方法

三维模型动画在数字化设计和应用中具有重要意义,受到越来越多研究者关注;但如何通过三维数字化原真再现民族舞蹈表演是极具挑战的问题.本论文通过动捕技术采集舞蹈动作实现舞蹈数字化展示.具体方法是:首先利用动捕设备捕获人体动作数据,然后在Maya中进行人物建模、骨骼绑定、蒙皮和权重调节,再通过MotionBuilder将3D模型与动捕数据结合,最终完成了现实舞蹈动作的虚拟人展演.论文构建了一个面向民族舞蹈展演的虚拟场景,并以13个民族的舞蹈为数字化内容,推广动捕驱动的舞蹈展演方法的应用.     

基于深度图像序列的虚拟人蒙皮动画算法

虚拟人的蒙皮动画是虚拟人建模领域中的一个重要问题,在影视制作、动画设计、虚拟现实等应用中有着重大的价值。对于虚拟人蒙皮动画的研究,核心问题是蒙皮参数的计算,而蒙皮计算的准确与否决定了动画效果的逼真与否。常用的方法是根据骨骼与皮肤的距离进行直接计算,但是该方法对于姿态具有很大的依赖性,且没有定量的衡量标准,准确度难以保证。本文提出一种基于深度图像序列进行蒙皮参数优化计算的方法,该方法根据不同姿态下深度图像序列,设计关于蒙皮参数和姿态参数的优化函数,将不同姿态下的变形结果进行综合考虑,通过交替优化蒙皮参数和姿态参数,直到目标函数收敛,输出蒙皮参数。实验结果表明,与其他方法相比,本文方法在视觉上有更好的动画效果,在误差对比上,本文方法误差更小。     

Snake terrestrial locomotion synthesis in 3D virtual environments

We present a method for a 3D snake model construction and terrestrial snake locomotion synthesis in 3D virtual environments using image sequences. The snake skeleton is extracted and partitioned into equal segments using a new iterative algorithm for solving the equipartition problem. This method is applied to 3D model construction and at the motion analysis stage. Concerning the snake motion, the snake orientation is controlled by a path planning method. An animation synthesis algorithm, based on a physical motion model and tracking data from image sequences, describes the snake’s velocity and skeleton shape transitions. Moreover, the proposed motion planning algorithm allows a large number of skeleton shapes, providing a general method for aperiodic motion sequences synthesis in any motion graph. Finally, the snake locomotion is adapted to the 3D local ground, while its behavior can be easily controlled by the model parameters yielding the appropriate realistic animations.     

基于OpenGL的三维虚拟人手语动画的研究与实现

研究了一种基于OpenGL实现三维虚拟人手语动画的方法.首先构造了三维虚拟人的最小骨骼模型;其次研究分析了手部的关键动作,提出了手部动厕的关键帧手势;又考虑到手部的运动干涉和运动约束,给出了手语动画中的不可能手势,接着基于关键帧手势以及不可能的手势,利用手部各关节之间的联动关系,给出了手部各节点位置的计算方法;最后基于OpenGL实现了三维虚拟人的手语动画.实验结果表明,基于关键帧手势以及不可能的手势的三维虚拟人的手语动画方法不仅解决了真实人手部动作的复杂性问题,又没有裁剪必要的手部动作,获得了理想的手语动画效果.     

Automatic Conversion of Mesh Animations into Skeleton-based Animations

Recently, it has become increasingly popular to represent animations not by means of a classical skeleton‐based model, but in the form of deforming mesh sequences. The reason for this new trend is that novel mesh deformation methods as well as new surface based scene capture techniques offer a great level of flexibility during animation creation. Unfortunately, the resulting scene representation is less compact than skeletal ones and there is not yet a rich toolbox available which enables easy post‐processing and modification of mesh animations. To bridge this gap between the mesh‐based and the skeletal paradigm, we propose a new method that automatically extracts a plausible kinematic skeleton, skeletal motion parameters, as well as surface skinning weights from arbitrary mesh animations. By this means, deforming mesh sequences can be fully‐automatically transformed into fullyrigged virtual subjects. The original input can then be quickly rendered based on the new compact bone and skin representation, and it can be easily modified using the full repertoire of already existing animation tools.