面向虛擬人及人群的相機控制與規劃技術

《面向虛擬人及人群的相機控制與規劃技術》是依託西安電子科技大學，由劉更代擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向虛擬人及人群的相機控制與規劃技術
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉更代
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

任何三維視覺體驗都不可避免地取決於視點的位置、朝向和運動，因此在三維環境中控制一個虛擬相機是非常重要的研究方向。然而，面向虛擬人運動和人群仿真的相機控制方法還極少被人關注。本項目將針對這一問題展開研究，提出面向虛擬人運動的基於時空顯著性的相機規划算法，將用戶感知作為重要的指標，能得到更具表現力的的結果。還將提出基於預計算的實時相機控制算法，通過機器學習技術訓練出具有智慧型的相機參數控制器。另外，本項目還研究多人運動場景和人群場景中的多相機實時控制算法，解決信息傳達和幀平滑度之間的衝突。此外，本項目將開發一款可集成入3D遊戲和虛擬現實仿真的實時相機控制引擎，並為主流圖形工具軟體開發相機規劃外掛程式，將研究成果轉化為實用工具，證明算法的可用性。總之，本項目不僅具有重要的理論研究價值，還在運動概要生成、影視動畫、三維遊戲、互動式故事敘述、計算機仿真等方面有著廣闊的套用前景。

結題摘要

本項目主要關注面向虛擬人運動和人群的相機控制方法，在該項目的資助下，完成了基於時空顯著性的的相機規划算法、多人運動場景和人群場景中的多相機實時控制算法，並開發了可集成入3D遊戲和虛擬現實的實時相機控制引擎，為主流圖形工具軟體開發相機規劃與控制工具，將研究成果轉化為實用工具。該項目注重實用性和系統化，主要研究成果包括：第一，基於運動面積和運動顯著性的實時相機路徑規划算法：通過分析運動捕捉數據中虛擬人的運動，結合虛擬人運動顯著性給出一種新的虛擬人運動面積定義，並在此基礎上提出了一種基卡爾曼濾波器的實時相機路徑生成和平滑算法。第二，多人和人群場景多相機控制算法：結合了信息熵和相關性分析技術，將多人場景信息投影到各個相機的像平面，計算其信息熵及各個相機之間的相關性，從而得到相機路徑和切換策略。第三，運動數據的動態可視化瀏覽器：基於雙曲多維尺度變換技術，將運動數據參數映射到雙曲流形上，實現了在低維平面上的可視化。第四，套用實例及驗證方法：在多個套用系統和平台上運用了相機控制算法，並設計實驗驗證了算法的有效性。 在該項目的資助下，共發表5篇學術論文，其中3篇論文分別發表在圖形學重要的學術刊物Computer Animation and Virtual Worlds, Visual Computer及Computers and Graphics上，同時被SCI和EI收錄；還有1篇發表在計算機學報並被EI收錄。另外，項目參與者共參加2次國際學術會議（德國和中國）和一次國內學術會議，並做口頭報告。另外還有2篇論文仍在投稿和審稿階段。 本項目的第二個目標是開發一個虛擬人及人群平台以及基於此平台的一套實用並高效的相機控制工具。基於這樣的目標，除了上述發表的幾篇論文之外，我們還在該項目的資助下開發了虛擬人及人群仿真平台，並在此平台和商用軟體上實現了我們的算法。