具有生物仿真特性的真实感人物动画合成研究

本项目将结合目前数字娱乐产品设计开发对真实感人物动画的技术需求，主要从三方面对真实感人物动画实时合成的理论、算法与关键技术进行深入研究：（1）研究真实感人体几何与运动控制建模，提出适用于计算机人物动画的具有生物仿真特性的真实感人体几何及运动参数模型，实现对人物角色逼真几何建模与运动驱动控制；（2）研究优化层次式运动图合成模型，在人体运动合成引入语义控制机制，实现使用户可以直观地在更高的语义层次上对运动合成进行控制，提高运动合成质量、合成精确性与可控性；（3）研究人体运动数据驱动下的真实感人物动画合成，驱动具有生物仿真特性的人体模型，实时合成出真实感、富有表现力的人物动画。项目力图建立一套完整的适用于数字娱乐领域的真实感实时人物动画合成技术的研究体系，为我国跟踪与赶超国际实时真实感人物动画等相关领域的发展水平打下基础。

本项目重点对真实感人物角色动画的运动合成与分析的相关理论和方法进行了深入研究，重点开展了三方面的研究工作。（1）研究了人体几何与运动控制建模，提出适用于计算机人物动画的真实感人体几何及运动控制模型，提出了基于混合运动图的人物动画运动合成计算框架和实现方法，实现高效的类内动画合成实时交互以及自然真实的类间运动过渡；提出了引入用户语义控制的基于运动图的人物动画的运动合成方法，生成丰富的人体运动序列，并开发了人体运动合成原型系统。（2）针对复杂虚拟场景下的人物动画真实感运动合成，研究了运动场人物动画合成技术，使合成人物动作更加多变、自然，并能够灵敏、实时地响应环境交互控制；借助SIPP算法，有效解决了动态场景下最优行走路径生成计算，实现人物角色在复杂场景下真实、自然行进；提出了一种层次时间加权的路径规划算法，得到复杂虚拟场景下人物角色的全局最优路径。（3）提出了一种基于骨骼夹角统计直方图的运动模板合成方法，该方法不但能够实现运动数据的自动分割以达到运动重用的目的，而且能够实现运动分类和检索；提出了基于局部异常因子的人体运动自动分割方法，实现对长序列运动的高效自动分割，服务于人体运动合成。项目研究工作建立了一套较全面的人体运动合成和运动分析的研究体系，为后续的深入研究奠定了基础。