大连民族大学拟提名的2017科技奖励项目人选

项目名称

人体运动数据处理及虚拟人仿真关键技术研究

项目简介

1. 项目的主要研究内容及科学发现点

本项目主要对人体运动数据处理及虚拟人仿真中的关键技术进行研究。人体运动数据处理是虚拟人运动合成及控制等数据驱动的方法的基础。首先研究了人体运动数据的压缩和检索方法。基于这些方法，可实现从精简压缩的人体运动数据中快速的检索得到需要的人体运动片段，从而高效的合成虚拟人需要的运动和位姿。然后，对基于深度相机的虚拟人建模技术进行了深入研究，这项研究提供了简便的虚拟人建模方法，为虚拟人的实用建模打下基础。接着，研究了虚拟人渲染中的光学跟踪技术，通过精心设计的加速结构，基于GPU对光学跟踪方法进行加速，从而加速虚拟人的渲染。最后，对虚拟人的运动和姿态合成方法进行了研究，基于草图引导和数据检索技术，交互式的得到虚拟人的姿态并进行进一步的合成提炼；基于生物力学，进行真实感触碰控制器的设计，从而生成较自然真实的虚拟人触碰运动，并探索在虚拟学习环境下虚拟人应用情景。

2. 项目的科学价值及同行引用评价等

人体运动数据的高效组织与快速检索是虚拟人运动合成的基础。本项目提出了基于变换域的人体运动检索方法，通过短小索引的匹配，完成人体运动的检索，由于该索引与运动大小无关等性质，使得我们的方法具有较好的可扩展性和逻辑相似性检索的能力。大量未压缩的人体运动数据给数据存储和传输带来了极大的困难。而已有的人体运动有损压缩方法，会带来运动数据的artifact，解压时的IK矫正虽能一定程度上弥补这种artifact，但又会带来额外的时间开销。基于此，提出了一个基于Alpha Parallelogram Predictor对运动捕获数据进行无损压缩的算法。该方法的扩展方法目前已经应用到腾讯运营的游戏“QQ炫舞”中。基于“QQ炫舞”过亿的用户量，每年能降低102,400,000,000MB网络存储及磁盘数据存储需求，带来相应的经济和社会效益。

获取物体以及人体表面的三维几何信息是计算机图形学、虚拟人等领域中一项基本任务，有着广泛的应用价值。同传统三维扫描和立体视觉方法相比，深度相机价格低廉、结构小巧、使用方便、不易受纹理光照的影响，且能实时捕获物体表面深度与彩色信息。针对单台Kinect扫描全身人体数据质量较差以及多台Kinect之间相互干扰的问题，2012年我们于IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics上提出了一种利用多台Kinect的三维人体非刚体扫描重建方法，建立了一套简单易用的三维人体扫描重建系统。该项研究在国内外产生了广泛的影响。该研究成果SCI他引超过90次，总计他引近300次。这些引文中既有来自IEEE TRANSACTIONS ON CYBERNETICS、IEEE TRANSACTIONS ON MULTIMEDIA等顶级国际期刊的引用，也有瑞士洛桑联邦理工学院Mark Pauly教授及清华大学国家杰出青年基金获得者胡事民教授等领域权威学者的引用。

完成人情况表

王鹏杰，1/4，副教授，大连民族大学计算机科学与工程学院，提出了科学发现点1和2，参与提出了科学发现点4和5。曾获得2008年度辽宁省自然科学奖三等奖，排名第3。

宋海玉，4/4，副教授，大连民族大学计算机科学与工程学院，参与提出了科学发现点1和2。

论文、论著目录（不超过8篇）

1

The Alpha Parallelogram Predictor: a Lossless Compression Method for Motion Capture Data/Information Sciences/P Wang ，Z Pan ，M Zhang ，RWH Lau ，H Song

4.8

232(2013): 1-10

2013-05-01

Mingmin Zhang

Pengjie Wang

王鹏杰

4

9

是

2

An Eigen-based Motion Retrieval Method for Real-time Animation/Computers & Graphics/P Wang ，RWH Lau ，Z Pan ，J Wang ，H Song

1.2

2014,38(2): 255-267

2014-02-01

Pengjie Wang

Pengjie Wang

王鹏杰

3

10

是

3

A Real-time Database Architecture for Motion Capture Data/International Conference on Multimedea/ P Wang ，RWH Lau ，M Zhang ，J Wang ，H Song ，Zhigeng Pan

2011: 1337-1340

2011-11-28

Pengjie Wang

Pengjie Wang

王鹏杰

10

是

4

Scanning 3D full human bodies using kinects/IEEE Transactions on Visualization & Computer Graphics/J Tong ，J Zhou ，L Liu ，Z Pan ，H Yan

2.8

2012，18 (4) :643

2012-04-01

Zhigeng Pan

Jing Tong

潘志庚

98

291

是

5

MSKD: multi-split KD-tree design on GPU/Multimedia Tools & Applications/X Yang ，B Yang ，P Wang ，D Xu

1.5

2016，75 (2) :1-16

2016-06-01

Xin Yang

Xin Yang

杨鑫

0

2

是

6

A suggestive Interface for Sketch-based Character Posing/Computer Graphics Forum/P Lv ，PJ Wang ，WW Xu ，JX Chai ，MM Zhang

1.6

2015，34 (7) :111-121

2015-10-01

Z. G. Pan

P. Lv

潘志庚

0

0

是

7

Biomechanics-based Reaching Optimization/Visual Computer/P Lv ，M Zhang ，M Xu ，H Li P Zhu

1.5

2011，27 (6-8) :613-621

2011-06-01

Pei Lv

Pei Lv

吕培

1

9

是

8

Virtual reality and mixed reality for virtual learning environments/Computers & Graphics/Z Pan ，AD Cheok ，H Yang ，J Zhu ，J Shi

1.2

2006，30 (1) :20-28

2006-02-01

Jiejie Zhu

Zhigeng Pan

朱杰杰

0

154

是