运动捕获数据关键帧提取与检索算法研究

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1、学校代码１０４５９＃号或巾请号２０１３１２１７２０６１ＸｖＸｉＬ．＾密级种如Ｉ尖ｆ硕±学位论文运动捕获数据关键侦提取与检索算法研究作者姓為：徐从洋导师妓為：徐江峰教授学科口类：工学专业若称：软件工程培养院系：信息工程学院２０１６完成时间：年５月原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进巧研究所取得的成果，。除文中己经巧明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在

2、文中Ｗ明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者徐乂日期；奶乂年《月之０曰千学位论文使用授权声明，知识产权归属郑州大学本人在导师指导下完成的论文及相关的职务＃品。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部口或机构送交论文的Ｌ复印件和电子版，允许论文被查阅巧借阅；本人授权巧州大学可乂将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，

3、一第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。■学位论文作者：徐八曰期：％／户年八＊？口日吁AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonKeyframeExtractionandRetrievalAlgorithmforMotionCaptureDataByCongyangXuSupervisor:Prof.JiangfengXuSoftwareEngineeringCollegeofInformationandEn

4、gineeringMay2016摘要摘要随着计算机动画的快速发展，运动捕获技术尤其是人体运动捕获技术随之兴起，其在影视娱乐、科教生活以及工业军事上都有重要应用。该技术的研究内容主要包括运动捕获性能提高，以及运动捕获数据的编辑、分割、合成、压缩、运动重建、检索等。其中后者可以极大地提高运动捕获数据的重用性，是近年来该领域研究的重点。本文主要针对人体运动捕获数据的关键帧提取和检索两种常见的数据处理操作，提出了一种新的基于重建误差的关键帧提取算法和基于索引空间的运动捕获数据检索算法。主要研究工作与内容如下：1.综述了人体运动在三维空间

5、中计算时需要用到的包括笛卡尔坐标系的多种坐标系统；人体关节运动中角位移的三种表示方法：旋转矩阵、欧拉角和四元数，以及常见的计算、转换等。2.研究了以BVH格式为例的人体运动捕获数据，深入解析了其数据的各部分定义、对应的常见人体骨骼关节定义，最后给出了将数据如何解析为在三维空间中的运动的计算和步骤。3.提出了一种基于重建误差最优化的关键帧提取方法。首先定义衡量关键帧重要性的重建误差，而后逐帧提取关键帧并计算对应重建误差，最终构建出一条重建误差曲线，最后，根据曲线确定最优的压缩率，同时提取出最优化的关键帧序列。通过实验对比可知，使用

6、本文方法提取出的关键帧相对来说更具有代表性，有着良好的运动概括力。4.提出了一种基于索引空间的运动捕获数据检索方法。首先对原始运动提取关键帧进行横向降维，然后定义基于Laban运动分析的特征，对运动片段提取特征进行纵向降维。接着以此方法将运动数据库中的所有运动片段构建成一个特征索引空间。检索时，对输入的运动片段提取特征后，即可在索引空间上进行运动匹配。通过实验对比分析可知本文方法由于特征定义以及基于索引空间检索，具有以下优势：快速，结果更符合人体运动语义性，并且可以满足大运动数据库的检索和不同的检索要求。本文主要针对人体运动捕获

7、数据的关键帧提取和检索提出新的方法，通过I摘要实验验证方法的优势，并在文章最后给出了基于本文研究内容的人体运动捕获技术的展望。关键词：运动捕获关键帧提取特征提取运动检索IIAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofcomputeranimation,motioncaptureespeciallythehumanmotioncapturetechnologyisalsorising.Ithasimportantapplicationinthefieldslikefilmandtelevisi

8、onentertainment,scienceandeducationandevenindustrialandmilitary.However,thedevelopmentofthetechnologyalsobringsalotoftechnicaldiffi