基於編輯主要關(guān)節(jié)動線之動作合成法課件

基於編輯主要關(guān)節(jié)動線之動作合成法基於編輯主要關(guān)節(jié)動線之動作合成法在電腦動畫的研究領(lǐng)域中,動作合成(MotionSynthesis)一直是3D電腦動畫中非常重要的研究課題。在本論文中,我們提出了一個藉編輯人體主要關(guān)節(jié)在空間中運(yùn)動軌跡來合成三維人體動作的方法以及相關(guān)應(yīng)用之介面設(shè)計(jì)。盧奕丞、劉庠宏、黃科森、楊熙年國立清華大學(xué)OutlineIntroductionRelatedWorkSystemOverviewDemonstrationConclusionIntroductionCharacteranimationshavebeenwidelyusedinmoviesandgames.Itisstillachallengingtaskforartiststogeneratehighqualitymotions.Mocapsystemisdifficulttoreuse.Increasingdemandforuser-friendlytoolsforthree-dimensionalanimations.Hand-drawnAnimationsIntroductionProvidinganinterfaceforartiststocreate3Dhumanmotion.UsingInverseKinematicstocomputejointangles.UsingB-SplineCurvestorepresentjointtrajectories.ExploitingOptimizationmethodtofinetunethesynthesizedmotioncurves.Introduction3Dtrajectoriesarehardtosketchorcreate.Incontrast,2Dtrajectoriescanbeeasilycreatedwithamouseortouchpad.TrajectoriesofKey-Joints:root,head,leftwrist,rightwrist,leftankle,rightankleIntroductionB-splineinterpolationisusedtosynthesissmoothtrajectories.Oncethepositionsofendjointsaredetermined,InverseKinematicscanbeappliedtocalculateotherjoints.Optimizingmotionquality.RelatedWorkHumanMotionCreation

－Keyframe&Interpolation－Procedure

－MotionCapture RelatedWorkHumanMotionControl

－Dynamics:“PhysicallyBasedMotionTransformation”by

PopovicandWitkin’s(1999).

－Kinematics “Three-DimensionalHumanRunning”byHodgins,J.K.,(1996).TemplateSkeleton15jointsIKchain1:root->throat->headIKchain2&3: shoulder->elbow->handIKchain4&5:hip-joint->knee->footComponentsUserInput:

－skeletonfile(﹡.asf)

－motionfileforinitialpose(﹡.asm)

－timelengthofmotion.

－samplepointsofjointstrajectories.ComponentsB-SplineManager

－B-splinecurvesfittingtosamplepoints.

－returnspositionsofendjoints.

－editstrajectoriesofjoints.InverseKinematicsComputer

－convertsasffiletodhfile.

－useinversekinematicstocompute

rotationanglesofnon-endjoints.ComponentsMotionOptimizer

－optimizesthemotionfromI.K.SystemOutput

－amotionplayerformotionviewing.

－savesthecomputedmotion.ManipulationandProcessingLoadsa3Dtemplateskeleton.Specifiestimelength.Draws2Dtrajectoriesofkeyjoints.Editstrajectories.Previewsthemotion.Savesthemotion.RefinementbyOptimizationTheproblemswithcomputedmotioncurves.Constraintsonjointangles.Constraintsonend-effectors’position.Constraintsonlimblength.Refiningthecurvesbyoptimization.RefinementbyOptimizationNotation:Vectortobeoptimized:RefinementbyOptimizationFrameCoherence:JointAnglesConstraint:RefinementbyOptimizationLimbLengthConstraint:End-Effectors'Constraint:

RefinementbyOptimizationZ-coordinateCoherence:when

RefinementbyOptimizationSolvethefollowingobjectives:

End-Effectorsweightsaregreaterthanotherjoints’weights.ImplementationC#&WindowsFormMicrosoftVisualStudio2005ManagedDirectX9.0c(Render)RRGKinematix(InverseKinematics)WildMagic4(B-Spline)EngMATLib(connectionbetweenc#&MATLAB)MATLAB2007a(Optimization)ResultsDemonstrationConclusionThemethodforcreatingthree-dimensionalhumanmotionispresentedbasedonsketchingtwo-dimensionaltrajectoriesofKey-joints.Userscanspecifytheirexpectedmotionbysketching2Dtrajectoriesofprojectedjoints.ConclusionAuser-friendlyinterfaceisdevisedforconvenience.Optimizationtechniqueisusedtoguaranteethequalityofsynthesizedmotioncurves.現(xiàn)今醫(yī)學(xué)分為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)、基于“生物-醫(yī)學(xué)模式”近代發(fā)展起來的西醫(yī)，20世紀(jì)西醫(yī)又發(fā)展到“社會-心理-生物醫(yī)學(xué)”或綜合醫(yī)學(xué)模式，后基因組時代系統(tǒng)生物學(xué)的興起，形成了系統(tǒng)醫(yī)學(xué)在全球的迅速發(fā)展，成為繼傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)、西醫(yī)學(xué)之后中、西醫(yī)學(xué)匯通的未來醫(yī)學(xué)。當(dāng)代中國醫(yī)學(xué)類專業(yè)比較優(yōu)秀的學(xué)校有北京大學(xué)、華中科技大學(xué)、鄭州大學(xué)等學(xué)校。中醫(yī)即中國傳統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)，是形成于數(shù)千年前的中國，是建立在人們與疾病長期斗爭的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及陰陽五行、八綱臟腑辨證基礎(chǔ)上，運(yùn)用樸素辯證法及思辨推理方法，認(rèn)識機(jī)體、自然、疾病三者關(guān)系，發(fā)展起來的一門以“功能人”包括功能臟器為概念的獨(dú)特的醫(yī)學(xué)哲學(xué)理論體系。在治療上，除了藥物外，還有針灸、推拿氣功、耳針等特殊療法，它是世界傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中最完善的一種醫(yī)學(xué)理論體系。它為人類尤其為中國人民健康和民族繁衍做出了巨大貢獻(xiàn)。西醫(yī)學(xué)是最近三四百年來建立在解剖學(xué)、生物學(xué)及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上、發(fā)展起來的一門以“解剖人、肉體人”為概念的、新興的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科學(xué)理論體系。主要采用科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，從宏觀到微觀，直至目前的分子基因?qū)哟嗡剑l(fā)展極為迅速，超過其它任何一門醫(yī)學(xué)科學(xué)，成為世界醫(yī)學(xué)史上的主流。可見中西醫(yī)學(xué)，一個是以“功能人”為概念的獨(dú)特的哲學(xué)醫(yī)學(xué)理論體系，一個是以“解剖人、肉體人”為概念的新興的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科學(xué)理論體系，二者都不是以完整人為研究對象的科學(xué)，從理論講二者都不是科學(xué)的，勢必影響各自發(fā)展。事實(shí)也證明這一切，中醫(yī)長期停滯不前、療效也不確實(shí)。西醫(yī)盡管發(fā)展到目前的基因分子層次，但疾病發(fā)病率居高不下，對絕大部分疾病發(fā)病原因認(rèn)識不清、發(fā)病機(jī)理弄不明白，治療受到制約，在小小SARS、禽流感面前竟束手無策，在糖尿病、癌癥、心腦血管疾病、尿毒癥等相當(dāng)多疾病面前更是不得不求助或借助中醫(yī)治療。一個是療效不確實(shí)，一個是有些甚至相當(dāng)多疾病無法治療，這就是中西醫(yī)學(xué)結(jié)合的緣由。然而，由于二者是兩套理論、兩股道上跑的車，風(fēng)馬牛不相及，從理論上講就沒有結(jié)合的可能，只是形式上的融合罷了。故出現(xiàn)西醫(yī)對治療不了的疾病只好求助中醫(yī)，而中醫(yī)則往往采用西醫(yī)診斷中醫(yī)治療，以及中西治療法一塊用的局面。至于循證醫(yī)學(xué)、比較醫(yī)學(xué)、后現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、行為醫(yī)學(xué)等所謂“醫(yī)學(xué)”，都稱不上一門獨(dú)立的醫(yī)學(xué)科學(xué)，關(guān)于這一點(diǎn)在靈魂醫(yī)學(xué)有關(guān)章節(jié)中將有相關(guān)點(diǎn)評?？傊壳耙灾形麽t(yī)學(xué)為主的世界各種醫(yī)學(xué)科學(xué)都存在不完整性的瑕疵，即都是以不完整的人為研究對象的醫(yī)學(xué)科學(xué)，故不能解決目前存在于中西醫(yī)學(xué)甚至人文社會科學(xué)史上一切疑難模糊問題，成為阻礙醫(yī)學(xué)科學(xué)前進(jìn)的羈絆。的確，要解決目前存在于中西醫(yī)學(xué)甚至人文社會科學(xué)上一切疑難模糊問題，顯然已完全超出了中西醫(yī)學(xué)所涉及的范疇，我們必須跳出中西醫(yī)學(xué)的理論框架，建