三维动画角色的运动序列风格化研究

摘要

随着动画产业的飞速发展,动画角色往往需要极具个性、夸张等特点的风格化运动。然而,传统的运动捕捉技术仅能采集人体的真实运动,难以满足角色动画的风格化需求。目前,风格化运动多依赖动画师的纯手工制作,过程耗时耗力,并且过分依赖动画师个人技能。本文针对这一问题,提出了一种面向三维动画角色的简单运动序列风格化方法。通过对采集到的运动序列进行处理,引入独立成分分析方法实现运动特征的提取,并实现对风格的编辑,最后再将风格化运动序列映射到动画角色上。
　　本文的研究工作主要包含以下几个方面:
　　(1)探索基于改进的概率主成分分析的运动序列分割方法。针对原始运动数据的高维特性,首先采用主成分分析的方法对输入的运动序列进行降维,将其映射到低维空间中;再考查不同动画帧之间的平均马氏距离,分析马氏距离曲线的特征,检测出混合运动序列的分割帧;为增加分割帧的准确性,引入姿态相似度,比较当前结果帧和上一分割帧的间距,对结果进行优化。
　　(2)基于改进的动态时间规整和Hermite曲线插值提出一种运动序列长度归一化方法,对齐长度不同的运动序列。以四元数为运动数据的表现形式,在此基础上定义了帧的相似度。首先通过对搜索范围合理的限制,快速简便地在两个输入运动序列中找到一组对齐帧;再通过Hermite曲线实现对根位移曲线的插值,采用四元数球面插值实现对关节旋转角度的插值,从而完成运动序列长度归一化工作。
　　(3)基于运动序列的风格特征编辑实现运动序列风格化。首先对输入的源运动序列进行中心化和白化等预处理操作,以提高后续算法的效率;其次,采用独立成分分析方法提取出运动序列的特征;最后对运动特征进行调节、传输和合并等操作,从而生成风格化运动序列。

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图表目录

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 问题的提出

1.3 国内外研究现状

1.4 论文内容及组织结构

第二章 基于四元数表达的运动序列风格化框架

2.1 运动数据表达

2.2 运动序列风格化思路

2.3 关键技术

2.4 本章小结

第三章 基于改进的PPCA方法的混合运动序列分割

3.1 总体思路

3.2 运动降维

3.3 马氏距离计算

3.4 姿态相似度优化

3.5 实验结果与分析

3.6 本章小结

第四章 基于DTW方法的运动序列长度归一化

4.1 总体思路

4.2 对齐帧提取

4.3 重构运动序列

4.4 实验结果与分析

4.5 本章小结

第五章 基于特征编辑的运动序列风格化

5.1 总体思路

5.2 数据预处理

5.3 提取运动风格

5.4 运动风格编辑

5.5 后处理

5.6 实验结果与分析

5.7 本章小结

第六章 运动序列风格化平台

6.1 结构设计

6.2 界面功能

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 论文展望

参考文献

硕士研究生在读期间完成的论文

硕士研究生在读期间参加的科研工作

硕士研究生在读期间获得荣誉