基于运动捕捉系统的虚拟人相关技术研究

admin · 发表于 2023-10-1 18:17:11

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近年来，三维技术发展极其迅猛，3D游戏、3D电影的火热程度有目共睹。裸眼式三维立体显示技术已经成功应用于电视显示，这必定会进一步加速三维技术在日常生活中的普及。三维技术不仅广泛应用于影视娱乐业，而且在军事仿真、人机交互、医学研究等方面也有突出表现。虚拟人是三维环境中的重要元素，虚拟人的加入为三维环境添加了生命和活力，提高了用户的参与感；并且，很多虚拟环境离不开虚拟人，比如士兵军事训练、三维虚拟商场等。因此，对虚拟人三维可视化技术的研究十分有必要。本文主要研究虚拟人三维建模与运动仿真相关技术，主要内容包括以下四个方面：虚拟人三维建模、运动捕捉、运动合成以及虚拟人仿真平台开发。在虚拟人三维建模方面，本文研究并分析了主流的人体建模方法，根据国际标准简化了虚拟人骨骼模型，完成了虚拟人三维建模。在运动捕捉方面，本文使用主动式光学运动捕捉系统获取真实的人体运动数据，研究运动数据采集、运动数据处理与数据格式转化三个部分，从而生成可用的运动数据。在运动合成方面，本文使用运动合成技术解决了一个必须解决的实际题目，即有限的运动捕捉区域限制了运动采集的活动范围。本文将长运动分割成短小运动片段，分别捕捉短小运动片段，然后使用运动合成技术完成运动片段之间的无缝拼接，合成出期望的运动。本文研究并实现了基于图结构的运动合成技术。然后，深入分析并改进经典算法，提高了计算效率，加速了运动图的构造。在虚拟人仿真平台开发方面，本文根据实际项目需求，开发了两个虚拟人仿真平台。其一，使用OGRE三维图形渲染引擎，开发了独立的应用程序，使用运动捕捉数据实时驱动三维虚拟人，同时，完成不同动作之间的实时拼接，实现了用户对虚拟人动作的交互式控制；其二，基于O3D图形接口，开发B/S结构的仿真平台，实现了用户使用浏览器远程、交互式地控制三维虚拟人运动。同时，本文研究了三维动画制作软件MotionBuilder结合运动捕捉设备，制作真实感强的角色动画的方法。

基于运动捕捉系统的虚拟人相关技术研究

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