專利名稱：一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)字媒體娛樂技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)一般可以分為基于關(guān)鍵幀的動(dòng)畫，基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的動(dòng)畫，基于物理模型的動(dòng)畫和基于運(yùn)動(dòng)捕獲的動(dòng)畫等幾大類。其中，基于捕獲數(shù)據(jù)的人體動(dòng)畫技術(shù)具有比較突出的優(yōu)勢。因?yàn)橛捎谌宋锏倪\(yùn)動(dòng)模型非常復(fù)雜，包括上百個(gè)自由度，所以創(chuàng)建一個(gè)真實(shí)的和完全的運(yùn)動(dòng)模型，是非常困難的，采用捕獲設(shè)備來獲取并記錄真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡則成為一種現(xiàn)實(shí)的選擇。為了獲得逼真的效果，可以通過捕獲一個(gè)真實(shí)的原始角色運(yùn)動(dòng)作為原型，這樣可以避免創(chuàng)建物理模型的困難。
基于運(yùn)動(dòng)捕獲的動(dòng)畫技術(shù)，借助于專門的捕獲設(shè)備直接獲取演員的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，然 后將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)映射到動(dòng)畫角色上。和傳統(tǒng)的動(dòng)畫制作方法相比，該方法能夠使得角色的動(dòng)作效果更加逼真、自然，并且動(dòng)畫制作所需的工作量、工作難度和工作強(qiáng)度大大降低。由于上述優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)捕獲的動(dòng)畫技術(shù)現(xiàn)已成為計(jì)算機(jī)動(dòng)畫領(lǐng)域最具活力的方法。利用運(yùn)動(dòng)編輯技術(shù)對通過運(yùn)動(dòng)捕獲設(shè)備采集的動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，再用這些動(dòng)作數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫角色模型的運(yùn)動(dòng)，制作出逼真的動(dòng)畫，這就是運(yùn)動(dòng)重定向技術(shù)。而運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)針對的是特定的人或物，面對的是特定的場景，運(yùn)動(dòng)重定向技術(shù)可以按照動(dòng)畫師的要求，編輯和重用運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)，降低成本，制作出具有逼真和復(fù)雜動(dòng)作效果的虛擬角色。運(yùn)動(dòng)重定向技術(shù)以重定向后動(dòng)作的真實(shí)感為目標(biāo)，致力于研究具有普遍適用性的重定向技術(shù)，提高動(dòng)作的重用率，同時(shí)保持動(dòng)作的逼真性。目前對運(yùn)動(dòng)重定向技術(shù)的研究主要集中在具有相同骨骼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，主要關(guān)注的是重定向結(jié)果的真實(shí)性與實(shí)時(shí)性，因此對具有相異骨骼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重定向研究就顯得十分必要了。對姿態(tài)各異，骨骼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各不相同的運(yùn)動(dòng)重定向研究可以進(jìn)一步降低動(dòng)畫制作的成本，大幅度提高動(dòng)作數(shù)據(jù)的重用率，有利于促進(jìn)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和計(jì)算機(jī)角色類游戲的發(fā)展，也將給觀眾和玩家?guī)砀诱鎸?shí)和震撼的視覺效果。通過運(yùn)動(dòng)捕獲儀器從特定的人或者動(dòng)物身上捕獲的動(dòng)作數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)重定向到具有不同的關(guān)節(jié)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，骨骼長度，甚至不同種類的角色身上時(shí)，必然會發(fā)生動(dòng)作的失真。失真是不可避免的。這就違背了運(yùn)動(dòng)重定向的初衷，即真實(shí)而流暢。本發(fā)明通過一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)重定向后的動(dòng)作具有較強(qiáng)的真實(shí)感，一定程度上解決失真問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，對姿態(tài)各異，骨骼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各不相同的運(yùn)動(dòng)重定向，進(jìn)一步降低動(dòng)畫制作的成本，大幅度提高動(dòng)作數(shù)據(jù)的重用率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)重定向后的動(dòng)作具有較強(qiáng)的真實(shí)感，一定程度上解決失真問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，基于已經(jīng)獲取的虛擬角色的動(dòng)畫信息，本發(fā)明的方法步驟如下
(1)根據(jù)虛擬角色的動(dòng)畫信息建立中間模型，得到虛擬骨骼模型之間關(guān)節(jié)的對應(yīng)關(guān)
系;
(2)為中間模型建立運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)中間模型運(yùn)動(dòng)；
(3)重定向關(guān)節(jié)映射后，基于人體下肢運(yùn)動(dòng)規(guī)律消除重定向后的滑步現(xiàn)象；
(4)采用插值的方法對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行修正，消除重定向后的跳幀現(xiàn)象；
(5)通過添加各種物理約束條件，使重定向后的運(yùn)動(dòng)符合物理規(guī)律，生成動(dòng)畫關(guān)鍵幀序
列。 最好步驟在所述步驟(I)中，建立中間模型的方法是中間模型最初是目標(biāo)模型的拷貝；調(diào)整中間模型每個(gè)關(guān)節(jié)的自由度索引，使之與源模型的一致；調(diào)整中間模型初始姿態(tài)，使之源模型的一致。最好步驟調(diào)整中間模型的具體實(shí)現(xiàn)如下(l_a)根據(jù)源模型和目標(biāo)模型建立初始中間模型；(l_b)調(diào)整中間模型中各個(gè)關(guān)節(jié)在局部坐標(biāo)系中的方向，使之與源模型的一致；(1-c)調(diào)整中間模型的骨骼比例，對中間模型的上肢長度進(jìn)行調(diào)整，使得中間模型上肢中每塊骨骼與源骨骼的比例等于中間模型下肢與源模型下肢的比例。最好步驟為中間模型建立運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的方法是如果源骨骼關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)順序與中間骨骼的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)順序不一致，通過建立旋轉(zhuǎn)矩陣，提取符合條件的中間骨骼的關(guān)節(jié)歐拉角，用四元數(shù)QkOD表示關(guān)節(jié)k在t時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)量，設(shè)中間模型中存在關(guān)節(jié)A，在源模型中與之對應(yīng)的關(guān)節(jié)為B，關(guān)節(jié)B的父關(guān)節(jié)C在中間模型中并不存在,那么關(guān)節(jié)A的旋轉(zhuǎn)量(^(幻=Qc(t)QB(t)0最好步驟消除滑步現(xiàn)象具體步驟如下(3-a)首先判斷哪只腳為支撐腳(假設(shè)為右腳)，根據(jù)初始支撐腳的位置計(jì)算出當(dāng)前根關(guān)節(jié)的位置；(3-b)根據(jù)支撐腳(右腳)計(jì)算出下一時(shí)刻根關(guān)節(jié)的位置，同時(shí)根據(jù)此時(shí)人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，判斷擺動(dòng)腳(左腳)是否著地，如果沒有著地，則執(zhí)行(3-b)，如果著地則根據(jù)當(dāng)前的根關(guān)節(jié)位置計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻著地腳(左腳)位置，執(zhí)行(3-c);(3-c)根據(jù)支撐腳(左腳)計(jì)算下一時(shí)刻根關(guān)節(jié)的位置，判斷擺動(dòng)腳(右腳)是否著地，如果沒有著地，則執(zhí)行步驟(3-c)，否則根據(jù)當(dāng)前的根關(guān)節(jié)位置計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻著地腳(右腳)的位置，執(zhí)行步驟(3-b)。最好步驟消除重定向后的跳幀現(xiàn)象具體步驟包括(4-a)對角色根關(guān)節(jié)位移采用類四次三角樣條曲線插值算法來生成角色動(dòng)畫中間幀，在不改變控制頂點(diǎn)的情況下對曲線的形狀和位置進(jìn)行調(diào)整；(4-b)對關(guān)節(jié)朝向插值采用單位R4球面上的三次卡特莫爾基數(shù)樣條(CatmulI-Rom)方法,將每段卡特莫爾基數(shù)樣條曲線轉(zhuǎn)換成貝塞爾(Bezier)的曲線形式。最好步驟第(5)步具體步驟包括(5_a)對運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)(分為騰空類和著地類)進(jìn)行判斷，當(dāng)騰空階段，對其進(jìn)行動(dòng)量約束和轉(zhuǎn)矩約束；著地時(shí)期，對其進(jìn)行動(dòng)量約束和平衡約束，保持角色的零力矩點(diǎn)(ZMP)始終落在支撐多邊形中；(5-b)運(yùn)用不敏卡爾曼濾波器(Unscented Kalman Fliter)分別對上述兩種物理建模進(jìn)行求解。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是將已經(jīng)存在的動(dòng)畫(包括通過關(guān)鍵幀方法和運(yùn)動(dòng)捕獲方法制作的動(dòng)畫)，映射到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同的目標(biāo)模型上，使目標(biāo)模型具有相同的運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)一步降低動(dòng)畫制作的成本，大幅度提高運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的重用率，極大地豐富動(dòng)畫庫，同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)重定向后的動(dòng)作具有較強(qiáng)的真實(shí)感，一定程度上解決失真問題。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中
圖I源模型與目標(biāo)模型之間的對應(yīng)示意圖2運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞示意圖3 CXD算法的二次迭代過程示意圖4消除滑步示意圖；
圖5 ZMP多邊形示意圖。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
下面參照附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做詳細(xì)說明。建立中間模型，得到虛擬骨骼模型之間關(guān)節(jié)的對應(yīng)關(guān)系 參見圖I，具體步驟如下
Ca)根據(jù)源模型和目標(biāo)模型建立初始中間模型。中間模型最初是根據(jù)目標(biāo)模型建立的，從根結(jié)點(diǎn)遍歷目標(biāo)模型，對于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，為中間模型創(chuàng)立對應(yīng)的關(guān)節(jié)點(diǎn)，并建立起父子節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，當(dāng)遍歷完目標(biāo)模型時(shí)初始的中間模型就形成了，這時(shí)的中間模型和目標(biāo)模型是完全一樣的。由于源模型與目標(biāo)模型的關(guān)節(jié)數(shù)目與排列順序不同，自由度索引必然不同，所以需要在創(chuàng)建每個(gè)關(guān)節(jié)時(shí)，調(diào)整其自由度索引，使之源模型的一致，這樣在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)拷貝時(shí)，才能根據(jù)自由度索引定位源模型中每個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)并將之拷貝至中間模型。所述的調(diào)整中間模型的自由度索引，需要建立源模型和目標(biāo)模型關(guān)節(jié)的對應(yīng)關(guān)系。在進(jìn)行關(guān)節(jié)對應(yīng)時(shí)，對于如下四種情況，需要進(jìn)行不同的處理
(a-1)對于兩個(gè)模型中相同的關(guān)節(jié)，可以直接進(jìn)行運(yùn)動(dòng)對應(yīng)。(a_2)源模型中的某些關(guān)節(jié)在目標(biāo)模型中可能沒有相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，如圖I中的鎖骨、肩胛骨和腕關(guān)節(jié)，需要一個(gè)虛擬骨骼指出和目標(biāo)模型中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的源模型中節(jié)點(diǎn)之間的方向，該虛擬骨骼與目標(biāo)模型中相應(yīng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的骨骼對應(yīng)。(a_3)源模型中的整個(gè)關(guān)節(jié)鏈在目標(biāo)模型中不存在，忽略該關(guān)節(jié)鏈所在的所有關(guān)節(jié)點(diǎn)。(a-4)源模型中兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間位移為零，可忽略源模型中重復(fù)的結(jié)點(diǎn)，接著按照(a-2)的方法在源模型中建立虛擬骨骼。(b)調(diào)整中間模型中各個(gè)關(guān)節(jié)在局部坐標(biāo)系中的方向，使之與源模型的一致。方法為從根節(jié)點(diǎn)開始遍歷中間模型，對于每一個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)其自由度索引找出對應(yīng)的源模型關(guān)節(jié)，設(shè)U為源模型中的關(guān)節(jié)初始偏移向量，V為中間模型中的關(guān)節(jié)初始偏移向量，U和V的夾角為0，將V繞垂直于U和V的軸旋轉(zhuǎn)0，即可使V和U的方向一致。(C)調(diào)整中間模型的骨骼比例。對中間模型的上肢長度進(jìn)行調(diào)整，使得中間模型上肢中每塊骨骼與源骨骼的比例等于中間模型下肢與源模型下肢的比例。設(shè)中間模型與源模型(在進(jìn)行骨骼比例調(diào)整前，中間模型與目標(biāo)模型的骨骼長度一致)的上肢比例為Uscale，下肢比例為Lscale，則對于中間模型上肢骨骼長度(Ien )進(jìn)行如下調(diào)整Ien = Ien/Uscale LscalejP :中間模型上肢骨骼長度/源模型上肢骨骼長度=Lscale =中間模型下肢長度/源模型下肢長度，這樣根據(jù)上肢或下肢的末端關(guān)節(jié)作為約束求的根結(jié)點(diǎn)位置時(shí)，能夠盡量保證下肢或上肢滿足約束條件。為中間模型建立運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)中間模型運(yùn)動(dòng)
如果在創(chuàng)建中間模型時(shí)不存在(a-2)、(a-4)的情況時(shí)，已經(jīng)可以完成運(yùn)動(dòng)重定向了，
否則我們還需要對中間模型的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。我們用四元數(shù)Q=(t)表示一條關(guān)節(jié)鏈中的第k個(gè)關(guān)節(jié)在t時(shí)刻其父節(jié)點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的旋轉(zhuǎn)量。如果在創(chuàng)建中間模型時(shí)存在(a-2)、(a_4)的情況，中間模型的O〕和源模型的Q=(t)是不一樣的，Q(t)比Q.(t)多乘了被忽略掉的關(guān)節(jié)在t時(shí)刻的自由度。如對于(a-4)情況(圖2)，令源模型(馬)的關(guān)節(jié)胸在t時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)為QUt),中間模型的為QlegtCt)，有QU = QmpsWQupperbackCt)
， =為了使中間模型i亥關(guān)節(jié)鏈上從胸的子節(jié)點(diǎn)到末端關(guān)節(jié)所在的骨骼
具有與源模型相同的方向，需要通= Qltegt(t) QUppeAMk(tM吏兩個(gè)模型中關(guān)節(jié)
胸時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)相同。這樣才能保證重定向后中間模型與源模型運(yùn)動(dòng)具有相同的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)?；谌梭w下肢運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合反向運(yùn)動(dòng)學(xué)中的Cyclic Coordinate Descent(循環(huán)坐標(biāo)下降)算法消除滑步現(xiàn)象
由于不同的虛擬人模型之間骨架的幾何長度上存在較大的差異，所以在重定向的關(guān)節(jié)映射之后，會出現(xiàn)人物腳部滑步的現(xiàn)象，采用基于人體下肢運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合反向運(yùn)動(dòng)學(xué)中的Cyclic Coordinate Descent (CO))算法消除滑步現(xiàn)象?；舅枷霝槭紫扰袛嘀文_，假設(shè)當(dāng)前支撐腳的位置在世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)。再根據(jù)當(dāng)前支撐腳的位置計(jì)算下一時(shí)間段內(nèi)的根關(guān)節(jié)位置，依據(jù)人體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，判斷另一只腳著地的時(shí)刻，然后再根據(jù)這一只腳的位置計(jì)算下一時(shí)間段內(nèi)的根關(guān)節(jié)位置。具體實(shí)現(xiàn)如下
設(shè)開始時(shí)刻為以右腳為支撐腳，左腿為擺動(dòng)腿。在時(shí)刻為運(yùn)動(dòng)開始的時(shí)刻，在時(shí)刻
11為運(yùn)動(dòng)過程中某一姿態(tài)。則在時(shí)刻，先根據(jù)初始右腳尖的位置^&計(jì)算在該時(shí)刻根關(guān)節(jié)在世界坐標(biāo)系中的位置^^,，在從I,的下一時(shí)刻&到&時(shí)間段內(nèi)的根關(guān)節(jié)位置同樣根據(jù)來計(jì)算；假設(shè)在時(shí)刻，左腳著地，則根據(jù)當(dāng)前根關(guān)節(jié)的位置Pil-，來計(jì)算左腳的位置
I。則在&時(shí)刻計(jì)算\和在U時(shí)刻辱的計(jì)算
假設(shè)在某一時(shí)刻，I3mS在標(biāo)準(zhǔn)初始狀態(tài)下人體模型的根關(guān)節(jié)坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)初始狀態(tài)下經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換后支撐腳腳尖的坐標(biāo);rw為某時(shí)刻根關(guān)節(jié)在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；:PK為該時(shí)刻支撐腳腳尖在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo).由于在同一時(shí)刻、同一運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，在不同的局部坐標(biāo)系下，根關(guān)節(jié)坐標(biāo)與腳尖坐標(biāo)的相對位置是不變的，因此有
權(quán)利要求
1.一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，基于已經(jīng)獲取的虛擬角色的動(dòng)畫信息，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)根據(jù)虛擬角色的動(dòng)畫信息建立中間模型，得到虛擬骨骼模型之間關(guān)節(jié)的對應(yīng)關(guān)系; (2)為中間模型建立運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)中間模型運(yùn)動(dòng)； (3)重定向關(guān)節(jié)映射后，基于人體下肢運(yùn)動(dòng)規(guī)律消除重定向后的滑步現(xiàn)象； (4)采用插值的方法對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行修正，消除重定向后的跳幀現(xiàn)象； (5)通過添加各種物理約束條件，使重定向后的運(yùn)動(dòng)符合物理規(guī)律，生成動(dòng)畫關(guān)鍵幀序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，其特征在于在所述步驟(I)中，建立中間模型的方法是中間模型最初是目標(biāo)模型的拷貝；調(diào)整中間模型每個(gè)關(guān)節(jié)的自由度索引，使之與源模型的一致；調(diào)整中間模型初始姿態(tài)，使之與源模型的一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，其特征在于調(diào)整中間模型具體實(shí)現(xiàn)如下(l_a)根據(jù)源模型和目標(biāo)模型建立初始中間模型；(l_b)調(diào)整中間模型中各個(gè)關(guān)節(jié)在局部坐標(biāo)系中的方向，使之與源模型的一致；(1-c)調(diào)整中間模型的骨骼比例，對中間模型的上肢長度進(jìn)行調(diào)整，使得中間模型上肢中每塊骨骼與源骨骼的比例等于中間模型下肢與源模型下肢的比例。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，其特征在于為中間模型建立運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的方法是如果源骨骼關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)順序與中間骨骼的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)順序不一致，通過建立旋轉(zhuǎn)矩陣，提取符合條件的中間骨骼的關(guān)節(jié)歐拉角，用四元數(shù)Qk(C)表示關(guān)節(jié)k在t時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)量，設(shè)中間模型中存在關(guān)節(jié)A，在源模型中與之對應(yīng)的關(guān)節(jié)為B,關(guān)節(jié)B的父關(guān)節(jié)C在中間模型中并不存在,那么關(guān)節(jié)A的旋轉(zhuǎn)量<^(10 = Qc(t〕QB(t)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，其特征在于消除滑步現(xiàn)象具體步驟如下(3_a)首先判斷哪只腳為支撐腳(假設(shè)為右腳)，根據(jù)初始支撐腳的位置計(jì)算出當(dāng)前根關(guān)節(jié)的位置；(3-b)根據(jù)支撐腳(右腳)計(jì)算出下一時(shí)刻根關(guān)節(jié)的位置，同時(shí)根據(jù)此時(shí)人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，判斷擺動(dòng)腳(左腳)是否著地，如果沒有著地，則執(zhí)行(3-b)，如果著地則根據(jù)當(dāng)前的根關(guān)節(jié)位置計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻著地腳(左腳)位置，執(zhí)行(3-c);(3-c)根據(jù)支撐腳(左腳)計(jì)算下一時(shí)刻根關(guān)節(jié)的位置，判斷擺動(dòng)腳(右腳)是否著地，如果沒有著地，則執(zhí)行步驟(3-c)，否則根據(jù)當(dāng)前的根關(guān)節(jié)位置計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻著地腳(右腳)的位置，執(zhí)行步驟(3-b)。
6.根根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，其特征在于，消除重定向后的跳幀現(xiàn)象具體步驟包括(4-a)對角色根關(guān)節(jié)位移采用類四次三角樣條曲線插值算法來生成角色動(dòng)畫中間幀，在不改變控制頂點(diǎn)的情況下對曲線的形狀和位置進(jìn)行調(diào)整；(4-b)對關(guān)節(jié)朝向插值采用單位R4球面上的三次卡特莫爾基數(shù)樣條方法，將每段卡特莫爾基數(shù)樣條曲線轉(zhuǎn)換成貝塞爾的曲線形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，其特征在于具體步驟包括(5_a)對運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)(分為騰空類和著地類)進(jìn)行判斷，當(dāng)騰空階段，對其進(jìn)行動(dòng)量約束和轉(zhuǎn)矩約束；著地時(shí)期，對其進(jìn)行動(dòng)量約束和平衡約束，保持角色的零力矩點(diǎn)始終落 在支撐多邊形中；(5-b) 運(yùn)用不敏卡爾曼濾波器分別對上述兩種物理建模進(jìn)行求解。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種面向異構(gòu)拓?fù)涞慕巧\(yùn)動(dòng)重定向方法，涉及計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)字媒體娛樂技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括以下步驟(1)根據(jù)虛擬角色的動(dòng)畫信息建立中間模型；(2)為中間模型建立運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；(3)重定向關(guān)節(jié)映射后，基于人體下肢運(yùn)動(dòng)規(guī)律消除重定向后的滑步現(xiàn)象；(4)采用插值的方法對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行修正，消除重定向后的跳幀現(xiàn)象；(5)重定向后期處理。本發(fā)明的有益效果在于對姿態(tài)各異，骨骼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各不相同的運(yùn)動(dòng)重定向，進(jìn)一步降低動(dòng)畫制作的成本，大幅度提高動(dòng)作數(shù)據(jù)的重用率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)重定向后的動(dòng)作具有較強(qiáng)的真實(shí)感，一定程度上解決失真問題。
文檔編號G06T13/40GK102708582SQ20121013985
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者盧光輝, 唐琛, 張劍平, 曹躍, 田瑞嬌, 蔡洪斌, 趙帥, 邱航, 陳雷霆 申請人:電子科技大學(xué)