[发明专利]用于模拟采取姿势特别是用于看目标的姿势的身体的计算机实现的方法

说明书

一种计算机实现的方法，其用于模拟采取姿势的人体或动物体，所述方法包括以下步骤：a)提供人体或动物体的模型(AV)，其包括骨架，所述骨架包括由旋转关节链合的多个骨头以形成至少一个运动链；b)定义针对骨架的每个旋转关节的起始位置以及起始旋转状态、目标点(T)和运动链的被称为末端骨头的骨头，所述运动链被称为活动的运动链；c)针对活动的运动链中的包括末端骨头的一组骨头，定义具有关于骨头的固定定向的至少一个轴(GZ)；d)通过执行活动的运动链的一组关节的受限定的旋转来确定身体的第一姿势；e)通过迭代地执行活动的运动链的一组关节的受限定的旋转来确定身体的第二姿势，以便将末端骨头的所选择的轴(GZ)指向目标。

技术领域

本发明涉及用于模拟人体(或动物)正在采取姿势的动作的计算机实现的方法，特别地，所述人体(或动物)正在采取看目标或者较通常地将身体部分转向目标的姿势。

本发明涉及计算机图形的领域并且使其本身应用于若干应用，例如，计算机辅助设计(CAD)、人体工程学、视频游戏等。

背景技术

已知由数字模型来表示人体或动物体，所述模型包括由“皮肤”覆盖的“骨架”。骨架由一组被称为“骨头”的区段构成，即使它们不必对应于实际的解剖学上的骨头，所述骨头由具有一、二或三个旋转自由度的旋转关节链合。这样的模型，也被称为“化身”，通常以诸如人体身体模型的所谓的“T-姿势”(腿部分地伸展、手臂水平方向延伸)之类的标准姿势被提供。

为了使化身采取与原始姿势不同的特定姿势，有必要确定链合化身的骨架的骨头的一组关节的旋转产生期望结果。这并非容易的任务。

在许多情况中，用户仅对骨架的一个或多个特定的点(被称为“效应器(effector)”)施加约束，而不是完全指定期望的姿势。例如，用户可以迫使化身的手(例如，对应于表示其前臂的骨头的端点)采用特定的位置。从理论的角度而言，这对应于反向运动学(IK)的问题。存在若干算法来解决该问题。

本发明处理不同的情况，其中，身体采取特定的姿势以便将其目光指向特定的方向，或者看目标。在实践中，对于人体身体而言，这包含了转动头部、脊柱以及有时下半身和/或眼睛。从理论的角度而言，这对应于确定关节的旋转的问题，其提供了附于运动链的特定区段(典型地，最后一段)的轴的期望定向。在下文中，要被定向的区段将被称为“末端骨头”，即使其不必是运动链的最后的骨头。

如在标准的反向运动中，通常存在允许达到期望定向的无数组关节旋转(“解空间”)，并且用户需要选择满足特定的一组要求的解决方案。本发明旨在提供现实的—虽然不必在解剖学上精确的—用于目光方向的解决方案。事实上，本发明的范围较大，这是其可以被应用于每次化身需要使其身体的一部分定向至目标而不必接近它。

发明内容

本发明的对象是一种用于模拟采取姿势的人体或动物体的计算机实现的方法，该发明允许到达此目的，所述方法包括以下步骤：

a)提供所述人体或动物体的模型，其包括骨架，所述骨架包括由旋转关节链合的多个骨头以形成至少一个运动链，每个旋转关节连接两个骨头并且具有被包括在一至三个之间的许多旋转轴；

b)定义针对骨架的每个旋转关节的起始位置以及起始旋转状态、目标点和运动链的被称为末端骨头的骨头，所述运动链被称为活动的运动链；

c)针对活动的运动链中的包括末端骨头的一组骨头，定义具有关于骨头的固定定向的至少一个轴；

d)通过以下来确定身体的第一姿势：

d1)选择活动的运动链的关节的第一有序列表、针对所述旋转关节中的每个的旋转轴、由所述关节中的每个链合的骨头、以及针对所述骨头中的每个的轴；

d2)针对所述旋转轴中的每个，定义对目标旋转的最大分数贡献以及最大旋转角；