面向样例创新的动画角色重构研究

以朝阳产业著称的动画产业发展面临诸多问题，作为产品灵魂的动画角色单调乏味，制作耗时耗力。为解决动画产业关键技术壁垒，本申请首次提出计算机辅助下面向样例创新的动画角色重构方法。为了完善该方法的理论与技术体系，已与国内知名游戏企业合作研发动画角色数据重用工具作为研究初探，在此基础上进行进一步的研究与探索：分析以脊椎生物为原型的动画角色的结构特征并建立语义模型，归纳角色间组合的启发式规则；在研究解决网格模型自动分割融合与骨骼重构的基础上，为了保证蒙皮信息重组后的可靠和完整，给出基于线性混合蒙皮技术的面向蒙皮制作全过程的网格-骨骼约束模型，研究此模型下基于设计师经验模式的约束继承和调整方法；发现并提出多源运动重定向的概念，研究基于特征提取与扩展遗传算法的多源运动重定向的方法。籍此推动图形学应用基础研究，改变行业动画角色复杂的制作流程，指导设计师进行角色创新，最终达到促进国内动画产业发展的积极作用。

本项目针对游戏与动画产业中的动画角色制作周期长、效率低、缺乏创意等问题，提出一种基于已有样例的动画角色重构思路，围绕分析动画角色语义构成，分别从模型重组与运动重组两个方面进行了深入的研究。.在三年研究过程中，课题组总结了游戏与动画产业脊椎动物类角色的一般性结构规则，并形成了标准文件，对行业具有一定的推广价值。在模型重组研究部分，利用了动画角色的已知结构关联，提出了含有蒙皮信息与不含蒙皮信息两种情况下不同的自动分割与标记方法；研究了面向样例的定量图模型和模拟设计师思考模式的定性理论方式，发展了角色多样化组合方法；在不同来源的模型库上进行了测试，改变了传统角色模型的设计流程，突破角色设计的创意瓶颈。在运动重组研究部分，提出了多源运动重定向的概念，将其剖析为异构骨架角色上的运动重定向与运动融合策略问题：在对运动预处理和运动足迹检测进行研究实现基础上，通过层次化关节映射模型为源骨骼和目标骨骼建立了与中间骨骼的语义映射从而实现了角色间的异构运动重定向；通过分析归纳多种运动融合方法，定义了三种基本融合操作，并对其组合机制进行了分析和实验，形成了多套可行的参数方案；基于上诉研究，架构了一套支持该定义的完整流程，可以产生继承多个父辈角色运动特征的后代运动序列，丰富动画角色的动作表现。.基于在研究中进一步发现的问题，课题组扩展了研究，在面向3D打印的角色活动关节生成和角色体型所带来运动风格化两个问题上进行了初步探索，并以此申请获批了新的国家基金，作为本项目的后续研究。.作为项目研究成果及其推广，课题组在研究期间共发表论文51篇，其中SCI索引4篇，EI检索15篇，国内核心期刊38篇，受理公示专利4项，获批专利3项，软件著作权4项；参加国内会议7场，国外会议5场，主办国内会议3场；参与本地的科普活动1次，与企业合作技术相关项目3项。.与本课题的预期研究计划相比，基本按照预期目的和要求取得了较为满意的结果，为动画与游戏产业提高生产效率、节约制作成本探索并验证了一条可行的思路。