基于实时动作捕捉技术在影视动画中的研究

随着《金刚》、《加勒比海盗2》、《阿凡达》等一系列影视作品的热映,这些影片中的虚拟角色可谓是深入人心,深受观众的喜爱.这些虚拟角色的建立不同于传统的3D影视动画制作,而是取自于真实的人物动作和表情.综述了目前动作捕捉领域中几大主流动作捕捉系统,并且详细讲解了动作捕捉技术在影视动画领域的应用,最后提出了一种新的动作捕捉设计方案-无标记点的动作捕捉设计.     

动作捕捉技术专题

作为CG角色动画不可缺少的一个辅助设备．动作捕捉技术(Motion Capture)在各种CG应用中发挥着很大作用。但是．动作捕捉并不是神活．它并没有像人们预想的那样把三维动画师彻底地解放出来。事实上，在各种使用过程中，我们屡屡发现处理捕捉后的数据并不比直接调节动画轻松多少的例子。然而．科学在不断地进步．只有当一项技术走向成熟的时候．才是真正发挥出它功效的时候。     

动作捕捉技术在舞蹈姿态分析和教学中的实践研究

为了将人体运动仿真技术应用到舞蹈姿态分析和教学研究中。研究了舞蹈姿态动作捕捉及分析,包括舞蹈动作的实时采集,舞蹈姿态的模型数据库建立,以及基于特征平面向量的21个关键节点和7个特征匹配平面的舞蹈姿态分析方法;然后,以某健美操班50名学员为实例,划分舞蹈基础和身体素质相当的两组分别进行常规教学和试验教学,试验对比组除了在动作幅度上低于常规组3.9分外,其在动作力度、规范程度方面的打分相比均高出9分以上。研究将动作捕捉技术与舞蹈教学和分析相结合,实现了舞蹈动作的直观反馈和分析,为科学的舞蹈教学提供了数据支撑。     

动作捕捉技术在四足机器人研究中的应用

四足机器人对于复杂地形有良好适应性,比轮式机器人、履带式机器人有更强的探索能力,具有很高的实用价值.在四足机器人研究的各个阶段和不同方向,光学动作捕捉系统作为一种测量设备被广泛使用.简要介绍四足机器人的关键技术,并说明了光学动作捕捉系统在各研究中的应用.     

三维动画设计影视工程探索

电影,除了在故事情节上不断预示着科技对人类带来的影响,在创造技术上同样与科技紧密相扣。电影中经常呈现出现实世界中没办法看到的视觉效果,透过不同电脑动画技术可以创造任何非现实世界的影像,带给我们不同的视觉效果,而三维动画技术的发展也在电影创作上得到了很大的体现。     

动作捕捉中的动画驱动及运动编辑技术综述

动画驱动是一个将动作捕捉数据应用于虚拟角色的过程,而运动编辑则是对动画驱动后的数据进行编辑处理,这两项技术对动作捕捉技术的发展应用有着十分重要的意义成为近年来国内外研究的热点.详细介绍目前已有的动画驱动及运动编辑技术方法,分析比较各种方法的优缺点及存在的问题,并对未来的研究进行了展望.     

基于动作捕捉技术的孔庙祀典数字化

祀典现场情况的保存,通常采用的是摄像机或照相机拍摄的方式,这只能从几个有限的角度以二维图像的方式进行记录并传播,在数据的重复利用及编辑性方面有其弱势,且数字化程度较低。针对这一问题,以孔庙祀典为研究对象,采用动作捕捉技术对祀典乐舞舞蹈的舞姿进行三维空间的数据记录提取,对舞者动作的运动轨迹保存处理后,利用Maya、Motion Builder及UDK软件进行舞蹈及其环境的三维建模、动作绑定及角色动画制作,数字化地再现孔庙祀典乐舞的精髓。     

三维动画角色动作逼真度的研究

在传统的二维动画制作中,受到我国经济和科技水平的限制,动画制作水平较低,尤其是在画面的质量上,虽然一些动画具有非常好的故事情节,但是角色造型和动作制作的不精良,很大程度上限制了动画的整体效果,在三维动画制作中,制作理念和技术都有了很大的变化,该文通过对三维动画角色动作的概念和特点进行分析,对三维动画角色动作的逼真度做了简单的研究。     

光学动作捕捉中的摄像机标定

摄像机标定是光学动作捕捉中必不可少的部分,其作用是将摄像机获取的2D点还原为空间3D点.其主要工作是若干个摄像机对带有跟踪点的物体进行拍摄,根据空间中3D坐标与摄像机图像中2D坐标的对应关系,建立标定方程,对标定方程作一定的变换,得到计算相对简单快速的线性方程,最终求得用来将2D点还原成3D点的六个摄像机内部参数和外部参数(旋转矩阵和位移坐标).     

基于动作捕捉传感器的民族舞蹈动作自动识别系统

针对传统舞蹈动作捕捉和自动识别准确率低的问题,设计一个基于动作捕捉传感器的民族舞蹈动作自动识别系统。系统通过构建人体动作数据库,为人体关节动作模型提供数据参考,利用传感器读取数据后,将读取数据置入三维人体动作模型中,将其与数据库中的标准动作进行匹配,找出舞蹈训练者的错误动作并进行纠正,以此实现舞蹈动作自动识别。测试结果表明,对比于其他动作识别系统,本系统在动作识别角度和关节点定位方面与Kinect标准值间的误差最小,识别准确率高达97.6%,综合分析可知,本系统可实现民族舞蹈动作的精准捕捉和自动识别,具有一定的有效性。     

基于Kinect深度相机的实时三维人体动画

研究了一种基于H Anim标准的实时人体三维动画方法,首先对H Anim中人体肢体层次结构进行研究和分析,给出了进行人体动画的坐标变换方法;其次,基于OpenNI对Kinect获取的数据进行重新处理,采用逆运动学计算非根关节旋转矩阵;最后给出了系统流程及具体实验方法,采用OpenGL由实时获取的关节旋转矩阵驱动虚拟人实现了人体动画。实验结果表明,该算法可以较精确地提取人体三维姿态,实时重构人体运动。     

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。     

基于Kinect的三维重建技术综述

详细介绍了三维重建和Kinect工作原理;对现有利用Kinect进行三维重建的技术方法进行了说明,重点对配准过程中的迭代就近点(ICP)算法的相关改进进行分析和比较;并在上述基础上对Kinect Fusion做了介绍和说明,列举其最新改进和应用;最后对基于Kinect的三维场景重建的发展趋势进行了简单总结和展望.     

三维动漫制作与虚拟现实结合技术研究

基于为高校三维动漫教学提供良好的教学技术和实验平台,研究了三维动漫制作与虚拟现实技术相结合的方法,采用三维计算机图形技术CG(Computer Graphics)、影像技术和运动捕捉系统,实现高质量高效率的三维动漫制作。介绍了将动漫技术、虚拟现实VR(Virtual Reality)设备和网络技术相整合的交互动漫虚拟环境建设方案。     

Combining 3D flow fields with silhouette-based human motion capture for immersive video

In recent years, the convergence of computer vision and computer graphics has put forth a new field of research that focuses on the reconstruction of real-world scenes from video streams. To make immersive 3D video reality, the whole pipeline spanning from scene acquisition over 3D video reconstruction to real-time rendering needs to be researched. In this paper, we describe latest advancements of our system to record, reconstruct and render free-viewpoint videos of human actors. We apply a silhouette-based non-intrusive motion capture algorithm making use of a 3D human body model to estimate the actor’s parameters of motion from multi-view video streams. A renderer plays back the acquired motion sequence in real-time from any arbitrary perspective. Photo-realistic physical appearance of the moving actor is obtained by generating time-varying multi-view textures from video. This work shows how the motion capture sub-system can be enhanced by incorporating texture information from the input video streams into the tracking process. 3D motion fields are reconstructed from optical flow that are used in combination with silhouette matching to estimate pose parameters. We demonstrate that a high visual quality can be achieved with the proposed approach and validate the enhancements caused by the the motion field step.     

Kinect与Unity3D数据整合技术在体感游戏中的应用研究

通过分析Kinect与Unity3D数据整合关键技术,从WPF与Unity 3D内部调用方式展开系统设计。设计分为Unity3D场景展示模块、Unity3D的接口模块和Kinect的数据获取三模块。其中Unity3D接口模块实现了的场景设置,骨骼绑定、镜像运动、近景模式、平滑处理功能;Kinect数据获取模块通过代码实现设备控制、骨骼绑定算法、设备图像获取。测试证明,通过C#对非托管的dll的管理方式,导入Kinect硬件的驱动程序,调用自定义的数据结构和算法,实现在unity 3D场景中,使用Kinect体感镜头控制场景中的人物模型运动,提高了体感游戏的开发效率,在体感游戏的开发和应用中有一定的社会推广价值。     

浅说3D数字技术对动画工艺的影响

20世纪以来,计算机的蓬勃发展促进了数字技术的快速成长和应用范围的快速扩大。进入21世纪后,数字技术已经成为了能够服务影视创作的成熟的手法和方式,它在给传统的传媒插上数字的翅膀的同时,也给创作者提供了完全不同以往的新平台和想像空间。本文着重阐述了3D数字技术给传统动画创作带来的变革,从而将具有中华民族特色的动画工艺提升到一个新的高度。     

Parametric animation of performance‐captured mesh sequences

In this paper, we introduce an approach to high‐level parameterisation of captured mesh sequences of actor performance for real‐time interactive animation control. High‐level parametric control is achieved by non‐linear blending between multiple mesh sequences exhibiting variation in a particular movement. For example, walking speed is parameterised by blending fast and slow walk sequences. A hybrid non‐linear mesh sequence blending approach is introduced to approximate the natural deformation of non‐linear interpolation techniques whilst maintaining the real‐time performance of linear mesh blending. Quantitative results show that the hybrid approach gives an accurate real‐time approximation of offline non‐linear deformation. An evaluation of the approach shows good performance not only for entire meshes but also with specific mesh areas. Results are presented for single and multi‐dimensional parametric control of walking (speed/direction), jumping (height/distance) and reaching (height) from captured mesh sequences. This approach allows continuous real‐time control of high‐level parameters such as speed and direction whilst maintaining the natural surface dynamics of captured movement. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

单Kinect+回转台的全视角三维重建

为了解决当前全视角三维扫描系统价格昂贵操作复杂的问题,提出利用1台Kinect和1个回转台来构建全视角三维模型的方法。研究涉及点云预处理、点云配准、全局误差修正以及色差修正等技术。首先使用Kinect采集数据并预处理,结合转台约束利用图像几何特征进行粗配准,随后使用迭代最近点（Iterative closest point,ICP）算法实现点云的精确配准。对于累积误差导致的闭环问题以及不同角度拍摄引起的色差问题,通过全局误差修正与色差修正算法处理,提升重建结果的精度。实验结果表明：该方法可以实现三维物体的全视角重建,并在精度上优于微软的KinectFusion方法。     

Review of techniques for motion capture data processing

In order to high reality and efficiency,the technique of motion capture (MoCap) has been widely used in the field of computer animation.With the development of motion capture,a large amount of motion capture databases are available and this is significant for the reuse of motion data.But due to the high degree of freedoms and high capture frequency,the dimension of the motion capture data is usually very high and this will lead to a low efficiency in data processing.So how to process the high dimension data and design an efficient and effective retrieval approach has become a challenge which we can’t ignore.In this paper,first we lay out some problems about the key techniques in motion capture data processing.Then the existing approaches are analyzed and summarized.At last,some future work is proposed.