前言

近年来，随着虚拟现实、人工智能等技术的发展，围绕着虚拟人的相关技术也得到了迅速发展。虚拟人技术主要研究在几何上构建一个虚拟人物，在外形、运动、行为和情感等方面对现实人体进行数字化再现。在虚拟人运动模拟中，又以基于运动捕获技术的人体运动仿真最为稳定和成熟。运动捕获技术通过昂贵的运动捕获设备对真实演员的动作进行捕捉，而后通过相应的视觉算法得到人体运动的几何数据。这些几何数据包含人体骨骼几何数据和附着于骨骼关节上的运动数据，通常以欧拉角、四元数、轴角对等方式描述和存储。正是由于这些几何数据的默默支持，才支撑起虚拟人的细腻而逼真的动作。从智能友好的高尔夫教学训练系统到神通广大的医学步态分析系统，从《阿凡达》中纳维公主的唯美动作到“QQ炫舞”中的绚烂舞姿，无不依赖于运动捕获技术。

然而，由于捕获人体运动存在对场地要求高、过程繁琐等问题，使研究者转向对已有人体运动数据进行充分重用的研究，即基于数据驱动的人体动画技术。所谓数据驱动的人体动画，是研究如何对已捕获的人体运动数据进行充分的“拼装”，从而完成用户要求的虚拟人运动的生成与控制。而对数据“拼装”的基础则是对“拼装”小单元高效的检索及精简表示。本书首先对人体运动数据中的处理技术即人体运动压缩与检索进行了阐述，然后，对基于低维空间的人体运动合成技术进行了介绍，并重点论述了几种基于数据驱动的人体姿态生成及运动合成方法。

本书是对作者多年关于人体运动数据处理及运动合成方面的研究成果的总结。本书中有些研究内容已经在国际、国内学术会议上进行了交流，有些已经在相关学术期刊上发表。研究成果是课题组全体成员共同努力的成果。特别感谢美国德州农工大学的Jinxiang Chai副教授、香港城市大学的Rynson Lau副教授、浙江大学的许威威教授和杭州师范大学的潘志庚教授。书中引用了大量文献，在此，向原作者表示深深的感谢。同时，也要感谢国家自然科学基金项目（项目编号：6130089,61502433）、辽宁省自然基金项目（项目号：201602199）、文化部科技创新项目（项目号2014KJCXXM12）、中国博士后科学基金项目（编号：2014M561228、2016T90680、2015M582203）的大力支持。

作者

2017年7月