基于运动随机性的群体运动合成

运动捕获技术是目前人体动画领域最有前途的技术之一。针对其重用性问题,多种运动编辑方法被提出。然而,这些编辑方法大都针对单个角色运动进行处理;现有的群体运动方法更多的考虑的是运动决策、运动协调。另外,现有的基于物理的动画方法仅仅考虑利用位置随机性来增加变动。通过对单角色捕获运动,施加位置和时间随机性,并结合反向动力学与多层次B样条拟合技术,来合成逼真的群体运动。     

基于DTW方法及Hermite插值的运动序列长度归一化

运动捕获设备采集的数据冗余量大,缺乏结构化信息,编辑重用难度大,需用运动编辑方法处理.运动融合作为运动编辑的关键子问题之一,首要步骤就是运动序列长度归一化.提出一种基于动态时可规整方法(Dynamic Time Warping,DTW)及Hermite插值的运动序列长度归一化的方法,首先基于改进的DTW算法将运动序列进行姿态对齐,找到运动序列的一组对齐帧;其次按照长度的需要对运动序列对齐帧进行位移插值和角度插值,对根位移进行Hermite插值,对关节旋转角度采取四元数球面插值;最后,实验结果验证了该方法可以生成新的平滑的角色动画,提高了数据重用性,以此实现了运动捕捉数据处理效率的提高.     

一种视频驱动的三维人体动画合成方法

三维人体动画的生成是计算机动画领域的热点问题。已有的运动捕获方法虽然可以获得逼真的运动数据，但使用不便、代价昂贵的缺点限制了其应用。利用已有的运动数据库，提出了一种视频驱动的三维人体动画合成方法。该方法通过建立运动库概率转移和统计模型，挖掘运动数据的时空结构，能够根据视频内容合成出新的动画数据，从而提高已有运动数据的可重用性，大大降低动画制作成本。采用广播体操运动视频验证了方法的有效性。     

基于路径变换的虚拟人行走捕获数据的重用

针对行走捕获数据的重用问题,本文提出了一种基于Petri网仿真框架的虚拟人行走动作模型.首先,根据人体生理特征和运动特征计算行走的时空参数;接着,以关节插值的方法从原始捕获数据中生成各帧的关节参数;进而,提出了一种基于路径变换的运动编辑方法,通过对人体基点运动轨迹的位置插值得到沿不同轨迹运动的动画.仿真实例验证了所提方法的可行性与有效性.     

虚拟人运动控制技术的研究

在参阅和分析了大量有关文献的基础上，对现有的各种实现虚拟人运动控制的方法进行了总结，特别是对当前广泛使用的参数化关键帧技术、基于物理的仿真技术、运动捕获技术以及运动编辑技术等，从理论到具体的实现等各个方面都作了详尽的剖析，并对各种方法的优缺点进行了分析，可为深入研究虚拟人的运动控制提供有益的参考。     

基于SPH的中国水墨画风格烟气动画系统

提出一个基于平滑粒子动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)模型的中国水墨画风格烟气动画制作系统.系统利用流体物理方程支配SPH运动规律,以少量粒子描述烟气运动的轨迹信息;通过在可编程GPU上采取投影纹理映射技术,进行快速、准确的绘制.系统包含5个模块:参数设定模块、烟团纹理库构建模块、运动骨架提取模块、浓度纹理生成模块和基于GPU的实时绘制模块.实验证明,系统能以简单、直观的方式体现水墨风格烟气动画的抽象性特征.     

基于肌肉模型的眼睛动画研究

针对目前眼睛肌肉动画模型不够真实,细节表现不够逼真,提出了一种改进的基于肌肉模型的眼睛动画算法,通过设置眼部范围向量和眼部肌肉三维方向上的影响因子,优化了眼部肌肉运动模型,提高了运算速度,并根据眼皮运动的特殊性,单独对眼皮采用了一种高效的算法模型,此方法首先对眼皮标注特征点,然后将眼皮运动模拟为眼皮顶点沿两眼角为轴的上下运动,根据眼皮运动的规律,算出不同位置顶点的旋转角度,采用插值方法计算新的顶点,实验结果表明该算法具有较好的细节表现,生成的眼睛动画逼真.     

基于几何特征的人体运动捕获数据分割方法

运动捕获在虚拟仿真中被广泛使用,为了实现捕获数据的自动分割,提出了一种基于几何特征的分割方法,将人体运动数据分割为具有特定语义的运动片断,以及连接语义片断的过渡片断。首先选择一组几何特征,然后通过PCA法构造出用于分割的综合特征函数和对应的评价函数;最后对特征函数进行归一化、低通滤波和幅度跳变检测,检测出所有的语义片断,从而实现对运动数据的分割。实验表明,该方法具有较好的分割效果,有助于提高运动捕获的效率。     

植物建模与动画合成研究

植物建模与动画合成在虚拟植物、三维动画、游戏制作等领域有广泛应用前景。全面总结植物建模与动画合成领域主要研究成果,对植物建模技术从分形及L系统方法、基于图像的方法、基于三维测量数据的方法 3个方面进行探讨,对植物动画合成技术从基于物理、基于过程、基于视频和基于数据驱动4个方面进行系统分析。对植物建模与动画合成领域需要进一步研究的若干问题进行探讨,并对未来发展趋势及研究方向进行展望。     

动态光线跟踪算法与实现

提出动态光线跟踪的动态可视区域重跟踪算法理论规则及实现算法,有效解决了传统光线跟踪算法由于计算量大而难以应用于动态模型的难题,是将光线跟踪技术真正有效应用于计算机实时动画领域的新算法。本算法包括运动物体及其反射、折射可视区域和运动背景在离散时间序列的重跟踪算法,以及两种针对动态可视区域重跟踪的消隐算法。     

Fast motion estimation algorithm for H.264/AVC based on centered prediction

H.264/AVC video coding standard can achieve roughly half of the bit-savings over MPEG2 and MPEG4 for a given quality. However, this comes at a cost in considerably increased complexity at the encoder and thus increases the difficulty in hardware implementation. The high redundancy that exists between the successive frames of a video sequence makes it possible to achieve a high data compression ratio. Motion estimation (ME) plays an important role in motion compensated video coding. A fast motion estimation algorithm for H.264/AVC is proposed based on centered prediction, called centered prediction based fast mixed search algorithm (CPFMS). It makes use of the spatial and temporal correlation in motion vector (MV) fields and feature of all-zero blocks to accelerate the searching process. With the initialized searching point prediction, adaptive search window changing and searching direction decision, CPFMS is provided to reduce computation in block-matching process. The experimental results show that the speed of CPFMS is nearly 12 times of FS with a negligible peak signal-noise ratio (PSNR) loss. Also, the efficiency of CPFMS outperforms some popular fast algorithms such as hybrid unsymmetrical cross multi-hexagongrid search and a novel multidirectional gradient descent search evidently.     

Directionality based fast fractional pel motion estimation for H.264

Motion estimation is an important and intensive task in video coding applications. Since the complex-ity of integer pixel search has been greatly reduced by the numerous fast ME algorithm, the computation overhead required by fractional pixel ME has become relatively significant. To reduce the complexity of the fractional pixel ME algorithm, a directionality-based fractional pixel ME algorithm is proposed. The proposed algorithm efficiently explores the neighborhood positions which with high probability to be the best matching around the minimum one and skips over other unlikely ones. Thus, the proposed algorithm can complete the search by examining only 3 points on appropriate condition instead of 17 search points in the search algorithm of reference software. The simulation results show that the proposed algorithm successfully optimizes the fractional-pixel motion search on both half and quarter-pixel accuracy and improves the processing speed with low PSNR penalty.     

虚拟人运动生成与控制技术综述

虚拟人在游戏娱乐、教育培训及虚拟试验等领域都有着巨大的应用需求。由于人体运动系统的冗余性、主动性和底层运动机理的复杂性,虚拟人的特定运动生成与控制技术成为当前虚拟现实和计算机动画应用领域的热点与难点问题。在参阅大量相关文献的基础上,对各种虚拟人运动生成与控制方法进行了分类总结,可为深入研究虚拟人的运动控制提供有益参考。首先对虚拟人运动生成与控制技术的应用发展情况进行了分类概要介绍;然后从内部机理和外部行为两个侧面简要介绍了人体运动系统的建模仿真方法;随后对虚拟人运动生成与控制技术的常用方法进行了分类介绍,并进行了对比分析;最后,分析了该领域的难点技术,对其相关的最新研究进展进行了详细的分析介绍,并对其研究前景进行了展望。     

任意孔径的快速后向投影成像算法

后向投影(back projection, BP)成像算法能够适应非均匀孔径,但是其运算效率过低限制了其工程应用。很多学者基于子孔径划分的原理提出了不少改进的快速后向投影(fast back projection, FBP)算法,但是目前对于子孔径划分后如何进行运动补偿还未有深入研究。就不同的运动情况对FBP算法的运动补偿进行了研究,包括最简单的仅有方位向误差的直线运动补偿,同时存在方位向和距离向运动误差的情况,到存在有意机动的曲线航迹,最后提出了一套完整的基于传感器测量的任意孔径快速后向投影成像算法。实测数据处理结果证明了所提的算法能够适应不同运动情况进行快速成像。     

基于关联规则分析的组合拍卖竞胜标决定算法

组合拍卖竞胜标确定问题(WDP)是一个NP-完全问题,其算法研究一直是运筹学、人工智能和计算机科学等领域持续关注的热点.本文提出基于关联规则数据挖掘技术的组合拍卖竞胜标算法,并通过与经典的WDP精确算法和近似算法的比较,证明了该算法的有效性,为组合拍卖WDP算法提供了新的研究思路和方法.     

基于拟牛顿算法的自由下落猫的非完整运动规划

研究猫在自由下落时四肢着地的姿态运动规划问题。自由落体的猫在空中转体运动由于角动量守恒，姿态运动方程呈现为非完整形式。系统的控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。首先导出由两个对称刚体组成的力学模型的非完整姿态运动方程。利用最优控制理论和最优化技术，采用输入参数化的方法将连续的最优控制问题转化为离散的最优控制问题。基于拟牛顿方法，给出自由落体猫在空中姿态非完整运动规划算法。最后对自由落体猫作了数值仿真试验，仿真结果验证了该算法的有效性。     

一种运动图像标志点识别跟踪方法的研究

提出了一种运动跟踪方法。该方法通过对人体目标图像进行差分消影和遗传恢复 ,能够从自由背景中识别出人体运动图像的标志点 ,可以提高基于普通摄像机的人体运动分析系统对环境的适应性。初步的应用结果表明 ,这种方法对实验环境要求低 ,鲁棒性强 ,识别率高 ,不仅可以用于人体运动分析 ,而且对在其它自由背景下运动目标的自动跟踪也有很大的应用潜力。     

利用光流预测的增强现实系统注册方法

针对目前增强现实领域由于系统延时造成的注册误差问题，提出了采用彩色标志点的光流场估计运动参数预测图象位置，结合平面四点注册算法确定运动物体与摄像机间相对位姿的算法。并把该算法应用于以视频透射式头盔显示器为主的增强现实系统中。该系统结构简单、轻便、实用性强、易于实现。一般情况下只需四个平面标志物就可实现运动物体的三维跟踪注册；工作范围大，甚至可以应用到室外的增强现实系统中；数值求解过程是线性过程，误差小，可以满足增强现实系统高精度三维注册的要求。