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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
随着虚拟现实技术的发展，虚拟化身运动控制技术在诸如三维动画制作、军事模拟、沉浸式电子游戏研究等诸多方面都有着广泛的应用；与此同时，由于运动捕获数据可以捕捉到人体运动的个性风格化特征和各种细节，因此已经成为虚拟化身运动的主要控制源之一。然而，运动捕获数据在用于运动控制的时候存在很多的限制：数据对应的真实人的体型与虚拟化身的体型不能完全匹配；运动捕获时刻的真实环境与虚拟环境会存在一定的差异；运动捕获数据不能广泛的涵盖人体全部动作；由于捕获区域及设备的限制，通常只能采集得到一个时间段内的数据，这样就只能得到独立的运动片段，不能直接获取整个运动过程。如何对现有的运动捕获数据进行实时编辑，使其满足用户要求，同时又可以满足与虚拟环境的交互性需求，成为当前虚拟化身运动控制领域研究的热点。结合对虚拟化身实时运动控制的工作，本文对基于运动图的交互式运动合成算法以及基于投影的回溯线性搜索逆向运动学的运动编辑算法进行研究，具体的研究内容如下：1.基于运动图的交互式运动合成给定特定的虚拟环境，要求虚拟化身在环境中沿着某些路径运动，同时满足环境约束。实现这个过程通常存在两个题目：一方面，运动捕获数据长度有限，通常不能满足虚拟化身在大场景或者复杂场景中完成指定运动过程；另一方面，根据虚拟环境特征动态生成虚拟化身的运动轨迹会涉及路径规划的题目，除了计算复杂度高之外，还不能够根据用户需求灵活调整。针对这两个题目，本文给出了一种基于运动图的交互式运动合成算法。用户可以根据场景需求，交互式设定虚拟化身的运动轨迹，而虚拟化身则依据由运动图合成的运动数据沿着用户指定的路径运动，很好的解决了上面提出的两个题目。2.基于投影的回溯线性搜索逆向运动学的运动编辑给定虚拟环境，在得到了连贯的符合虚拟环境约束的运动数据之后，下一个题目是如何对虚拟化身的动作进一步调整，从而使虚拟化身完成与虚拟环境具体约束点的交互。基于动力学约束的运动编辑方法的局限性首先在于其生成运动的不自然性，其次对于交互运动而言，寻找到合适的动力学约束表达式是非常困难的。而基于逆向运动学的运动编辑之所以没有非常广泛的被运用到虚拟化身的运动编辑中，主要有两个原因：一是求解速度慢，不能满足实时要求；二是可能会得到不符合人体生物力学规律的运动。而针对逆向运动学求解算法存在的这两个题目，本文给出了一种基于投影的回溯线性搜索逆向运动学算法的实时运动编辑过程，首先该算法可以同时对多个末端控制器进行处理，利用Armijo 回溯线性搜索方法可以动态的查找到最优的迭代步长，利用雅克比转置矩阵方法，避免了伪逆矩阵求解算法中出现的奇异点题目。同时，为了实现比较自然的交互动作并在交互完成后自然的过渡到原始运动数据，本文引入运动偏移映射来对多个末端控制器的位置进行拟合求解。实验证明，该算法在实时运动控制过程中体现出比较好的性能。最后，本文基于前两个研究内容，实现了一个基于逆向运动学算法和运动捕获数据的虚拟化身运动控制原型系统。系统中集成了基于运动图的交互式运动控制模块、基于投影的回溯线性搜索逆向运动学算法的运动编辑模块，整体上实现了在多约束虚拟环境中对于虚拟化身运动的实时控制。 |
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发表于 2022-4-30 13:01:29
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