李红波, 孙舶源, 李双生

(重庆邮电大学 计算机科学与技术学院，重庆 400065)



基于骨骼信息的虚拟角色控制方法

李红波, 孙舶源, 李双生

(重庆邮电大学 计算机科学与技术学院，重庆 400065)

摘要：针对当前动作捕捉方法中基于旋转矩阵的虚拟角色控制方法，虚拟角色模型运动还原度低、人体动作不能实时展现、抗光照干扰能力弱的问题，提出一种基于骨骼信息的四元向量控制方法。该方法以Kinect体感摄像机捕获的人体骨骼关节点数据为基础，计算并记录人体运动过程中关节点空间位移和关节点之间夹角的变化，根据相邻图像序列中的运动数据确定虚拟角色每个骨骼关节点的旋转角度，并将其转化为四元旋转向量。根据正向运动学原理，从根节点对虚拟角色模型进行调整并根据人体动作进行实时反馈。通过理论分析和仿真结果表明，与基于旋转矩阵的的虚拟角色控制方法相比，该方法的人体姿态还原度高，角度误差低，实时预览效果直观，实时性与抗光照干扰能力强。

关键词：动作捕捉；Kinect；四元向量；虚拟角色

0引言

随着微传感器动作捕捉技术的快速发展，人体建模和人体动作实时重建也变得越来越重要，更加真实的3D动画已经成为电影及视频体感游戏不可缺少的部分。逼真的角色动画能够增强虚拟环境的沉浸感和可信度，增强用户体验[1-2]。现有的虚拟角色动作一般都是在摄像头捕获到真实的人体运动数据后，再由动画调节人员通过专业的动画软件对虚拟角色模型的骨骼进行调节，大量的时间都花费在骨骼姿态的调整上，因此，处理效率极低，而且不能实时反馈并展示人体动作效果。……