8、基于环境感知运动采样的逼真人类动画规划

基于环境感知运动采样的逼真人类动画规划

在虚拟环境中生成逼真的全身人类运动是一个具有挑战性的问题。本文介绍了两种方法：路径查找与跟随（PFF）和环境感知运动采样（EMS），并对它们进行了详细的比较。

方法概述

我们的目标是在虚拟环境中生成逼真的全身人类运动。一种典型的方法是通过指定足够多的路点来查询运动数据库，如运动图，以避开障碍物直到到达目标。路点是在前期阶段通过某种路径查找技术获得的。我们提出将导航动画生成问题表述为一个规划问题，通过联合优化显式（用户指定的目标）和隐式（环境障碍物）约束来实现。优化的目标是采样一系列剪辑，使显式和隐式成本最小化。

• 运动图 ：运动图是一种数据库技术，可以从库中生成一系列运动。为了查询数据库，我们指定某些约束并搜索使成本函数最小化的解决方案。我们实现了基于蒙特卡罗模拟的运动图搜索方法（MCMG）。该方法从一个随机边序列开始搜索。在每次迭代中，MCMG通过对成本进行评分来提出最佳的几个候选方案，并通过用替代方案修改次优边来优化这些到目前为止的最佳解决方案。为了更有效地搜索图，边被排列成树结构，这样边的修改或变异只枚举树的根级边（跳跃变异），而通过用子边替换边仍然可以对过渡进行更精细的调整（降级变异）。一旦获得边序列，动画就通过拼接相应的运动剪辑来生成。
• 势场路径查找 ：对于路径查找，我们使用势场方法，因为它易于实现，并且在低维路径查找问题中被认为是有效的。势场方法通过将工作空间离散化为单元格网格，并从目标点在自由空间中传播距离递增的梯度来找到路径。该场中的单元格（势）然后用作启发式方法，通过移动到势较低的相邻单元格来从给定的初始位置搜索