基于骨骼的三维虚拟人运动合成方法研究-论文.pdf

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1、CN43一l258／TP计算机工程与科学第36卷第4期2014年4月ISSN1OO7—13OXComputerEngineering＆ScienceVo1．36，No．4，Apr．2014文章编号：1007—130X(2014)04—0737—04基于骨骼的三维虚拟人运动合成方法研究何长鹏，侯进，王献(西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都610031)摘要：针对虚拟人运动合成中建立的人体模型存在复杂化、合成的虚拟人运动序列逼真度差的问题，提出了一种基于骨骼的虚拟人运动合成方法。在分析人体结构的基础上，通过三维图形软件获取人体骨骼数据，构建虚拟人体的骨骼模型。另外，将关键帧四元数球面插值算法

2、与时间和空间变形方法相结合，生成多样化的虚拟人运动序列。实验结果验证了该方法的有效性。关键词：虚拟人；运动合成；关键帧插值；时间空间变形中图分类号：TP317．4文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1007—13OX．2014．04．028Researchofthethree-dimensionalvirtualhumanmotionsynthesismethodbasedonskeletonHEChang—peng，HOUJin，WANGXian．(SchoolofInformationScienceandTechnology，SouthwestJiaotongUnivers

3、ity，Chengdu610031，China)Abstract：InviewoftheproblemthattheconstructionofvirtualhumanmodeliScomplicatedandsyntheticvirtualhumanmovementsequenceshavepoorfidelity，proposesamethodofthevirtualhumanmotionsynthesisbasedonskeleton．Basedontheanalysisofhumanbodystructure，thehumanbonedataareacquiredthroughthre

4、e-dimensionalgraphicssoftware．Inaddition，quaternionssphericalinterpolationmethodandthetimeandspacedeformationofmotionfusionmethodarecombinedtogeneratesdiversityvirtualhumanmovementse—quences．Theeffectivenessofthismethodisverifiedthroughtheexperiment．Keywords：virtualhuman；motionsynthesis；keyframeinte

5、rpolation；timeandspacewarping能力。虚拟人运动合成过程中，关键帧往往起着核1引言心的作用，通过选定虚拟人关键帧姿态，用插值算法来生成运动序列，而运动序列的逼真、自然程度虚拟人是人类几何特性和行为特性在虚拟环取决于关键帧姿态的逼真、自然程度。PeinadoM境中的数字化表示，是高度真实的人类特性的数字等人[2利用优先级的逆运动学PIK(PrioritizedIn—化再现，而人作为虚拟环境的主体，其运动的逼真verseKinematics)方法，在处理关键帧姿态插值的性直接决定着用户在虚拟世界的沉浸感]。近年过程中，根据约束条件优先级，对虚拟人的姿态进来，虚拟人研究主要

6、关注两方面的内容：一是形象行调整，实现智能化的虚拟人运动合成，使虚拟人化的建模；二是运动合成。对于虚拟人逼真的外具有“自我意识”。这种方法实现了逼真的虚拟人形，以及真实自然的复杂运动和多样化运动的合外形，但大幅度增加了运动合成的复杂性。Zhang成，人们提出了更高的要求：不仅运动模型高度逼Gui—juan等人[3提出一种基于骨架的流体动画合真、具有实时性，而且还要有物理特性和自主行为成方法，它考虑了人体的生理特性和运动特性，但收稿日期：2012-09—04；修回日期：2012-12—19基金项目：国家自然科学基金资助项目(60902023，61171096)；2009年高等学校博士学科点专项科

7、研基金资助项目(20090184120020，20090184120022)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(SWJTU12CX093)；四川省动漫研究中心2012年度科研项目(DM201204)通信作者：侯进(Houjin一163@163．corn)通信地址：610031四JPI省成都市二环路北一段1l1号西南交通大学信息科学与技术学院Address：SchoolofInformatio