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丝路文化虚拟体验中的多视角立体重建技术研究

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计算机学报 2022年第3期45卷 500-512页

作者：李兆歆蒋浩刘衍青王兆其中国科学院计算技术研究所北京100190 宁夏师范学院宁夏固原756000

丝路文化是联系“一带一路”倡议的重要纽带,其传承意义重大,但是由于历史地理原因,丝路文化中代表性的历史遗产分散或损坏,难以有效地呈现,因此,本文面向丝路文化的虚拟展示与数字化,提出并实现了基于虚拟现实技术的丝路文化传承平台,... 详细信息

丝路文化是联系“一带一路”倡议的重要纽带,其传承意义重大,但是由于历史地理原因,丝路文化中代表性的历史遗产分散或损坏,难以有效地呈现,因此,本文面向丝路文化的虚拟展示与数字化,提出并实现了基于虚拟现实技术的丝路文化传承平台,通过历史遗迹复原以及基于图像的三维重建,还原了丝路文化中重要节点宁夏固原有关的历史遗迹、文物和事件.特别地,本文提出一种面向高清图像的多视角立体三维重建算法,包括采用normal-aware PatchMatch stereo复原高质量的法线图,反映文物表面精细结构,以及提出一种基于GPU的增量式的深度融合方法,以较小的显存处理大规模的数据.在公共数据集和本文收集的室内外文物数据上的实验表明,本文提出的三维重建方法可恢复物体表面的精细结构,同时还对大规模数据具有良好的可扩展性.重建的模型可导入到虚拟互动系统中,对丝路文化的传播起到了积极的作用.

关键词：多视角立体深度融合丝绸之路文化遗产虚拟现实系统

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基于变分自编码器的三维服装变形预测方法

计算机辅助设计与图形学学报 2022年第8期34卷 1160-1171页

作者：石敏冯文科魏育坤毛天露朱登明王兆其华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室北京100190

传统的服装动画制作方法依托于专业的布料仿真平台,需要美工或动画师编辑,时间和人力成本通常很高.通过半自动化的方法进行服装动画制作,只需要根据输入的高层参数,即可快速生成逼真的服装动画,不仅可以降低服装动画制作的技术门槛和创... 详细信息

传统的服装动画制作方法依托于专业的布料仿真平台,需要美工或动画师编辑,时间和人力成本通常很高.通过半自动化的方法进行服装动画制作,只需要根据输入的高层参数,即可快速生成逼真的服装动画,不仅可以降低服装动画制作的技术门槛和创作成本,也有利于动画师更多地关注动画内容本身,进而得到丰富的动画效果.基于此,提出了一种基于变分自编码器的服装变形预测方法.首先,选取涵盖多种姿态的人体运动序列构建人体模型,并通过物理仿真的方式生成服装变形数据;其次,利用变分自编码器学习服装变形数据在隐空间上的概率分布模型,并引入拉普拉斯坐标变换保证生成服装的褶皱细节;然后,进一步在隐空间概率分布上引入约束条件控制服装的生成效果;最后,通过穿透修正获取逼真的服装变形效果.在AMASS数据集上基于不同体型、不同运动序列的数据开展实验,并从视觉预测效果和顶点偏移误差2个角度分析实验结果,结果表明,所提方法具有较小的服装重建误差,且可生成满足姿态、体型和时序等多种约束的服装变形效果,从而辅助动画师进行理想服装变形效果生成.

关键词：变分自编码器服装动画服装变形预测拉普拉斯变换穿透修正

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行人运动建模研究综述

计算机辅助设计与图形学学报 2023年第5期35卷 653-666页

作者：毛天露王吉孟若雨刘绍华蒋浩王兆其中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室北京1001902 北京邮电大学电子工程学院北京100876

行人运动建模是近年来虚拟现实领域的热门研究方向,在游戏娱乐、公共安全以及智慧交通等领域有着重要的应用价值.文中按照规则驱动-数据驱动和宏观-微观2个维度将现有的行人运动建模方法划分为4大类.首先简述各类方法的典型模型,重点介... 详细信息

行人运动建模是近年来虚拟现实领域的热门研究方向,在游戏娱乐、公共安全以及智慧交通等领域有着重要的应用价值.文中按照规则驱动-数据驱动和宏观-微观2个维度将现有的行人运动建模方法划分为4大类.首先简述各类方法的典型模型,重点介绍各类方法的最新研究进展,分析了各类方法的特点;其次介绍行人运动建模工作中常用的数据集和评价指标,并从碰撞避免、运动多样性、场景迁移能力以及仿真精度等角度对各类方法进行评价;最后分析在数字孪生、元宇宙等新技术兴起背景下行人运动建模方法面临的挑战,指出该领域未来发展方向.

关键词：行人运动建模规则驱动数据驱动宏观模型微观模型

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基于动作单元分析的人体动画合成方法研究

计算机研究与发展 2009年第4期46卷 610-617页

作者：朱登明王兆其中国科学院计算技术研究所虚拟现实技术实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

从运动捕获数据中提取出反映人体运动规律的基本动作单元,合成新的人体动画已成为研究热点.但已有动作单元提取方法忽略了运动序列的时序性和不同关节之间的运动相关性.针对该问题,提出了一种新的基本动作单元提取方法,首先,采用PCA方... 详细信息

从运动捕获数据中提取出反映人体运动规律的基本动作单元,合成新的人体动画已成为研究热点.但已有动作单元提取方法忽略了运动序列的时序性和不同关节之间的运动相关性.针对该问题,提出了一种新的基本动作单元提取方法,首先,采用PCA方法对高维人体运动数据进行降维分析,并采用马氏距离平方度量姿态间的相似性;其次,结合动态时间归整方法和误差平方和准则对时序运动序列进行自动切分和标注;最后,建立不同动作单元之间的概率转移模型构建运动图,并根据约束条件合成新的逼真人体动画.

关键词：人体动画运动捕获动作单元运动分割运动合成

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基于D3D的三维虚拟人运动显示

计算机辅助设计与图形学学报 2004年第11期16卷 1505-1510页

作者：束搏毛天露王兆其中国科学院计算技术研究所数字化技术研究室

开发了一套基于Direct3D技术的应用程序开发包DXVHSDK ,它可以在虚拟环境中载入、驱动并显示一个或多个三维虚拟人 ,具有绘制速度快、可靠性高、可扩展性强等优点 ,能够灵活地驱动虚拟角色完成各种复杂的运动和操作 ,可以广泛应用于仿... 详细信息

开发了一套基于Direct3D技术的应用程序开发包DXVHSDK ,它可以在虚拟环境中载入、驱动并显示一个或多个三维虚拟人 ,具有绘制速度快、可靠性高、可扩展性强等优点 ,能够灵活地驱动虚拟角色完成各种复杂的运动和操作 ,可以广泛应用于仿真、娱乐、智能人机交互等领域在DXVHSDK的基础上。

关键词：虚拟人人体动画 Direct3D 运动控制虚拟现实

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基于运动序列分割的运动捕获数据关键帧提取

计算机辅助设计与图形学学报 2008年第6期20卷 787-792页

作者：朱登明王兆其中国科学院计算技术研究所虚拟现实技术实验室

采用线性时不变系统把高维运动数据映射到低维状态空间;在低维状态空间中,定义了姿态之间的相似性度量;并采用误差平方和准则对时序的低维数据点集进行运动分割,分割点上的运动姿态被定义为关键帧.实验结果表明:该算法能够较好地提取出... 详细信息

采用线性时不变系统把高维运动数据映射到低维状态空间;在低维状态空间中,定义了姿态之间的相似性度量;并采用误差平方和准则对时序的低维数据点集进行运动分割,分割点上的运动姿态被定义为关键帧.实验结果表明:该算法能够较好地提取出运动序列中的关键帧,并且这些关键帧能够很好地概括原始运动序列的内容.

关键词：运动捕获数据关键帧线性时不变系统运动分割

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一种基于遮罩的稀疏点云滤波算法

计算机科学 2022年第5期49卷 25-32页

作者：封雷朱登明李兆歆王兆其中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

基于图像的三维重建硬件约束小、成本低、灵活度高,在实际中得到广泛应用,但物体各部分之间存在遮挡,导致由图像生成的三维点云数据稀疏和密度不均等问题,一直是处理的难点和热点。文中提出一种基于遮罩的稀疏点云滤波算法。首先计算点... 详细信息

基于图像的三维重建硬件约束小、成本低、灵活度高,在实际中得到广泛应用,但物体各部分之间存在遮挡,导致由图像生成的三维点云数据稀疏和密度不均等问题,一直是处理的难点和热点。文中提出一种基于遮罩的稀疏点云滤波算法。首先计算点云的包围盒,并在包围盒中根据点云的稀疏度自适应地划分栅格;其次,利用深度优先搜索,递归求出所有由栅格组成的自定义连通域;然后基于量化重要性指标来自适应计算阈值,通过该自适应阈值选择应保留的连通域,将所有保留的连通域集合定义为遮罩,用于描述稀疏点云的全局空间拓扑信息;最后,保留遮罩覆盖区域的点云,剔除遮罩未覆盖区域的点云,从而达到滤除离群点的目的。该方法能很好地处理由于遮挡生成的、空间疏密程度有较大差异的点云数据,可以有效去除原始三维点云数据中的离群点,同时较好地保持点云的细节信息。

关键词：遮罩点云滤波三维重建立体匹配三角网格处理

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个性化三维人体模型快速建模方法

计算机辅助设计与图形学学报 2005年第10期17卷 2191-2195页

作者：毛天露王兆其中国科学院计算技术研究所数字化技术研究室

采用模型重用的思想,通过输入21个人体测量学参数对标准人体模型进行编辑,实时获得相应体型的个性化三维人体模型.该方法使得编辑过程能够实时完成;生成的人体模型可以方便地驱动;精选的21个人体测量学参数覆盖了人体各处的细节,能够比... 详细信息

采用模型重用的思想,通过输入21个人体测量学参数对标准人体模型进行编辑,实时获得相应体型的个性化三维人体模型.该方法使得编辑过程能够实时完成;生成的人体模型可以方便地驱动;精选的21个人体测量学参数覆盖了人体各处的细节,能够比较完整地描述人体的外形特征,满足对人体模型个性化的需求.

关键词：三维人体模型定制人体测量学

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三维虚拟人皮肤变形技术分类及方法研究

计算机研究与发展 2005年第5期42卷 888-896页

作者：李艳王兆其毛天露中国科学院计算技术研究所数字化技术研究室

在虚拟人合成研究领域,皮肤变形一直是一个重要和活跃的研究方向.首先概略介绍三维人体几何表示方法以及皮肤的表示和几何建模方法,然后针对目前存在的皮肤变形方法,提出了两重分类方法.首先按照三维人体几何表示方法将皮肤变形分成两大... 详细信息

在虚拟人合成研究领域,皮肤变形一直是一个重要和活跃的研究方向.首先概略介绍三维人体几何表示方法以及皮肤的表示和几何建模方法,然后针对目前存在的皮肤变形方法,提出了两重分类方法.首先按照三维人体几何表示方法将皮肤变形分成两大类:表面模型皮肤变形和多层模型皮肤变形,然后按照皮肤变形机制把表面模型皮肤变形方法分成4个子类.详细介绍了每类方法的原理和优缺点,最后指出了皮肤变形目前存在的问题并展望了未来的发展方向.

关键词：虚拟人人体动画几何建模皮肤变形虚拟现实