步态驱动的四足动物低维物理运动生成研究
[Abstract]:Character animation is one of the core issues in the field of computer animation. Its research goal is to generate corresponding motion sequences quickly and effectively according to the character's own attributes, the environment and the constraints of moving objects. With the extensive use of biped character motion data and the accumulation of biped character motion data, the research on biped character motion synthesis and recognition has been developed rapidly. However, the quadruped terrestrial animals represented by quadruped terrestrial animals have a variety of shapes and species, but few species are suitable for motion capture. On the other hand, compared with biped characters, quadruped characters have more abundant gait patterns and footprint constraints, and their structural balance is more stable, which makes the method of motion generation based on physical model become an effective way to obtain quadruped motion sequences. A quadruped-oriented motion generation method is proposed by abstracting the quadruped motion model from the low-dimensional physical model and driving the low-dimensional physical motion generation with dynamic gait constraints. Users need only to input intuitive and convenient gait maps or speed information, and with a small amount of interaction cost, they can quickly generate customizations. The main research contents of this paper include: (1) A low-dimensional physical model for quadruped motion generation. A low-dimensional physical model for quadruped motion is proposed. Firstly, the model uses "particle" and "rigid constraint" to describe the "joint" and "bone" of animated characters in skeletal animation, and establishes the model. Secondly, low-dimensional abstraction of trunk, limbs, head and tail is carried out by modeling the structure of line spring and torsion spring. Finally, based on the priori knowledge of quadruped physiology and physical freedom, a constraint queue correction low-dimensional physical model is constructed. A dynamic gait constraint model for low-dimensional physical motion generation is proposed. The model can dynamically generate gait patterns and gaits according to instantaneous velocity. Then, based on the obtained gait parameters and speed, and according to the energy optimization principle observed by organisms in the movement, the correlation model between leg joint motion and time, terrain and gait is established, and the adaptive footprint curve of each swing leg movement is planned in real time. (3) A general fast motion generation system for quadrupeds. In order to assist users to quickly generate diverse motions, existing gait constraint models and low-dimensional physics are used. On the basis of the model, the reusability of data and parameters is improved. The main contents include: automatic joint matching and semantic recognition for input quadruped skeleton, hierarchical motion redirection based on morphological similarity and semantic label operation rules for stylized motion generation. The research results are integrated into a set of quadruped motion generation system which can automatically import roles in batches, quickly generate target motion, and support stylized quadruped motion generation through semantic tagging operation.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.41
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,本文编号:2214174
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