自運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)的問(wèn)世,便對(duì)當(dāng)時(shí)的動(dòng)畫制作及現(xiàn)在的電影制作、虛擬現(xiàn)實(shí)、機(jī)器人控制、醫(yī)療健康等各方面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。人工智能時(shí)代的到來(lái),自動(dòng)駕駛汽車、服務(wù)型智能機(jī)器人等需要具備一定的行為交互能力,人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作預(yù)測(cè)提前感知潛在的動(dòng)作,以提供無(wú)縫的交互體驗(yàn)。在動(dòng)畫創(chuàng)作、電影特效制作中,為充分利用運(yùn)動(dòng)序列,將短時(shí)、單一語(yǔ)義的序列片段,將其平滑過(guò)渡拼接成一個(gè)長(zhǎng)時(shí)的具有特殊含義的運(yùn)動(dòng)序列。針對(duì)以上兩類問(wèn)題,本文聚焦于深度學(xué)習(xí),建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型、雙向預(yù)測(cè)融合模型兩個(gè)方面的內(nèi)容,研究成果分別如下:（1）基于注意力機(jī)制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型:人體骨骼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)是在時(shí)間域上連續(xù)的序列,而LSTM非常適合處理時(shí)間序列的數(shù)據(jù),不同的是在每個(gè)循環(huán)神經(jīng)單元前構(gòu)建注意力層。每個(gè)時(shí)間步的運(yùn)動(dòng)幀首先經(jīng)由注意力層分配單幀中的每個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)注意力權(quán)重,提取運(yùn)動(dòng)序列中的明顯或隱含的特征,再由循環(huán)神經(jīng)單元堆疊運(yùn)動(dòng)幀在時(shí)間域上的特征。為提升模型性能,在解碼器部分添加殘差連接。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所搭建的網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)人體運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)任務(wù)有著杰出的預(yù)測(cè)性能。（2）基于圖卷積的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型:人的運(yùn)動(dòng)在時(shí)間和空間上都保持連續(xù)性,而上一個(gè)工作忽略了人體... 

【文章來(lái)源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

機(jī)械式運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備示意圖①自由度相對(duì)較低，使用不方便，對(duì)復(fù)雜的動(dòng)作很難能夠捕捉完成

第1章緒論3時(shí)間調(diào)制式主動(dòng)標(biāo)記點(diǎn)設(shè)備等。通過(guò)演員身穿帶有這些標(biāo)記點(diǎn)的緊身衣，并由相機(jī)進(jìn)行標(biāo)記點(diǎn)跟蹤和監(jiān)視以完成捕捉的任務(wù)，對(duì)演員進(jìn)行拍攝，記錄演員在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的空間位置和方向，完成運(yùn)動(dòng)捕捉的目的。光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備一般情況下在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)捕捉時(shí)，需要6~8臺(tái)相機(jī)，圍繞場(chǎng)地進(jìn)行拍攝，在演員身體的關(guān)鍵的關(guān)節(jié)點(diǎn)粘貼發(fā)光或標(biāo)志點(diǎn)，如肘關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)等。然后由相機(jī)進(jìn)行拍攝演員的連續(xù)動(dòng)作，并將圖像和標(biāo)記關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)保存下來(lái)，然后這些數(shù)據(jù)再進(jìn)行分析處理，找出數(shù)據(jù)圖像中的每幀中的標(biāo)志點(diǎn)，可以得到每個(gè)標(biāo)志點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，也就是對(duì)演員動(dòng)作捕捉的數(shù)據(jù)。光學(xué)式的運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備的通常需要相機(jī)具有較高的拍攝幀率，而且該設(shè)備的價(jià)格高昂，后期處理圖像的工作量大，處理時(shí)間長(zhǎng)。但是其優(yōu)點(diǎn)是精度較高，對(duì)演員的束縛較小，圖1.2光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)設(shè)備①?zèng)]有像機(jī)械式捕捉設(shè)備或者線纜的限制，能夠完成高難度復(fù)雜度的動(dòng)作。因此其高昂的價(jià)格及性能，比較適合科學(xué)研究這樣的項(xiàng)目使用。如圖1.2所示：表示的是光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)設(shè)備。（3）電磁式設(shè)備。電磁式運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備的原理，一般是由數(shù)據(jù)處理單元、發(fā)射源以及接收傳感器三個(gè)部分組成。其中，接收傳感器是需要放置在演員的重要肢體關(guān)節(jié)上，并通過(guò)有線的方式與數(shù)據(jù)處理單元相連。接收傳感器也是數(shù)據(jù)采集的主要部件，它是由三個(gè)正交的線圈組成，在通電后，演員在磁場(chǎng)內(nèi)進(jìn)①https://www.vicon.com/hardware/

華僑大學(xué)碩士學(xué)位論文4行特定動(dòng)作表演時(shí)，通過(guò)處理單元計(jì)算接收器線圈的磁通量來(lái)得到每個(gè)接收傳感器的位置和方向，達(dá)到捕捉運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的目的。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是采集的數(shù)據(jù)維度高，它能夠同時(shí)得到表演者的位置空間信息和方向信息，速度快，實(shí)時(shí)性好，價(jià)格低廉但是電磁式的捕捉設(shè)備很容易受到磁嘗磁鐵或者其他磁性物質(zhì)的干擾，因此這種設(shè)備采集數(shù)據(jù)對(duì)磁場(chǎng)環(huán)境的要求較高。否則容易導(dǎo)致磁場(chǎng)混亂，影響數(shù)據(jù)采集的精度。為了保持較高的精度，通常采用很低的采樣率如15Hz/s。如圖1.3所示電磁式運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備示意圖：圖1.3電磁式運(yùn)動(dòng)捕捉示意圖①（4）聲學(xué)式設(shè)備。聲學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備是由超聲波發(fā)生器、接收器和數(shù)據(jù)處理單元三部分組成，一般是將超聲波發(fā)生器放置在演員肢體關(guān)節(jié)點(diǎn)部位，發(fā)出持續(xù)的超聲波，通過(guò)接收器計(jì)算每個(gè)發(fā)送器所在的位置和方向。這種設(shè)備使用方便，演員不需要穿著復(fù)雜的動(dòng)作捕捉儀器，不需要特殊標(biāo)記點(diǎn)。給了演員很大的運(yùn)動(dòng)自由度，能夠捕捉各種場(chǎng)景特定表演的高難度復(fù)雜度動(dòng)作。但是，這種設(shè)備對(duì)捕捉的數(shù)據(jù)具有較高的延遲、精度不高的問(wèn)題；另一方面，也需要生源和接收器之間保持通暢，沒(méi)有障礙物的遮擋，防止聲波的反射對(duì)數(shù)據(jù)的采集造成二次干擾。聲音的傳播速度還受溫度、濕度等環(huán)境因素的影響，因此聲學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備對(duì)噪聲環(huán)境的要求較高。如圖1.4所示聲學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)。（5）慣性式動(dòng)作捕捉。慣性式運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備和光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備都是當(dāng)前比較常用的，慣性式設(shè)備通常也由三部分組成，即數(shù)據(jù)采集器、傳輸設(shè)備和數(shù)據(jù)處理單元。其中最主要的是在數(shù)據(jù)采集器中運(yùn)用慣性傳感器，然后將數(shù)據(jù)①http://www.wonstar.com/products/detail/7.html

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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