[發明專利]一種面向異構拓撲的角色運動重定向方法

有效

• 申請號: 201210139851.5
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102708582A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 曹躍;陳雷霆;張劍平;田瑞嬌;唐琛;趙帥;蔡洪斌;盧光輝;邱航
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T13/40
• 分類號: G06T13/40
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌

1.一種面向異構拓撲的角色運動重定向方法，基于已經獲取的虛擬角色的動畫信息，其特征在于該方法包括以下步驟：

（1）根據虛擬角色的動畫信息建立中間模型，得到虛擬骨骼模型之間關節的對應關系；

（2）為中間模型建立運動數據，驅動中間模型運動；

（3）重定向關節映射后，基于人體下肢運動規律消除重定向后的滑步現象；

（4）采用插值的方法對運動進行修正，消除重定向后的跳幀現象；

（5）通過添加各種物理約束條件，使重定向后的運動符合物理規律，生成動畫關鍵幀序列。

2.根據權利要求1所述的一種面向異構拓撲的角色運動重定向方法，其特征在于：在所述步驟（1）中，建立中間模型的方法是：中間模型最初是目標模型的拷貝；調整中間模型每個關節的自由度索引，使之與源模型的一致；調整中間模型初始姿態，使之與源模型的一致。

3.根據權利要求2所述的一種面向異構拓撲的角色運動重定向方法，其特征在于：調整中間模型具體實現如下：（1-a）根據源模型和目標模型建立初始中間模型；（1-b）調整中間模型中各個關節在局部坐標系中的方向，使之與源模型的一致；（1-c）調整中間模型的骨骼比例，對中間模型的上肢長度進行調整，使得中間模型上肢中每塊骨骼與源骨骼的比例等于中間模型下肢與源模型下肢的比例。

4.根據權利要求1所述的一種面向異構拓撲的角色運動重定向方法，其特征在于：為中間模型建立運動數據的方法是：如果源骨骼關節的坐標系旋轉順序與中間骨骼的坐標系旋轉順序不一致，通過建立旋轉矩陣，提取符合條件的中間骨骼的關節歐拉角，用四元數???????????????????????????????????????????????表示關節k在t時刻的旋轉量，設中間模型中存在關節A，在源模型中與之對應的關節為B，關節B的父關節C在中間模型中并不存在，那么關節A的旋轉量?=?。

5.根據權利要求1所述的一種面向異構拓撲的角色運動重定向方法，其特征在于消除滑步現象具體步驟如下：（3-a）首先判斷哪只腳為支撐腳(假設為右腳)，根據初始支撐腳的位置計算出當前根關節的位置；（3-b）根據支撐腳(右腳)計算出下一時刻根關節的位置，同時根據此時人體運動規律，判斷擺動腳(左腳)是否著地，如果沒有著地，則執行（3-b），如果著地則根據當前的根關節位置計算出當前時刻著地腳(左腳)位置，執行（3-c）；（3-c）根據支撐腳(左腳)計算下一時刻根關節的位置，判斷擺動腳(右腳)是否著地，如果沒有著地，則執行步驟（3-c），否則根據當前的根關節位置計算出當前時刻著地腳(右腳)的位置，執行步驟（3-b）。

6.根根據權利要求1所述的一種面向異構拓撲的角色運動重定向方法，其特征在于，消除重定向后的跳幀現象具體步驟包括：（4-a）對角色根關節位移采用類四次三角樣條曲線插值算法來生成角色動畫中間幀，在不改變控制頂點的情況下對曲線的形狀和位置進行調整；（4-b）對關節朝向插值采用單位球面上的三次卡特莫爾基數樣條方法，將每段卡特莫爾基數樣條曲線轉換成貝塞爾的曲線形式。

7.根據權利要求1所述的一種面向異構拓撲的角色運動重定向方法，其特征在于具體步驟包括：（5-a)對運動數據(分為騰空類和著地類)進行判斷,當騰空階段，對其進行動量約束和轉矩約束；著地時期，對其進行動量約束和平衡約束，保持角色的零力矩點始終落在支撐多邊形中；（5-b)運用不敏卡爾曼濾波器分別對上述兩種物理建模進行求解。