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中科院计算技术研究所夏时洪:人体运动仿真技术与应用

夏时洪老师此次演讲主要分为研究定位与研究意义、研究问题与主要进展和当前工作与未来计划这三个部分,主要介绍人体运动仿真技术,涉及计算机图形、虚拟现实与人工智能,具体包括人体运动(肢体动作、人脸表情)的实时、动态图形图像信息的智能计算,即肢体动作和人脸表情的运动建模,可用于安全、健康、娱乐中的运动合成、实时交互与运动理解。

作者:王雪燕来源:51CTO|2015-07-24 10:37

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下面是来自中国科学院计算技术研究所研究员,博士生导师夏时洪老师给大家带来的是主题为《人体运动仿真技术与应用》的精彩演讲。夏时洪老师此次演讲主要分为研究定位与研究意义、研究问题与主要进展和当前工作与未来计划这三个部分,主要介绍人体运动仿真技术,涉及计算机图形、虚拟现实与人工智能,具体包括人体运动(肢体动作、人脸表情)的实时、动态图形图像信息的智能计算,即肢体动作和人脸表情的运动建模,可用于安全、健康、娱乐中的运动合成、实时交互与运动理解。下面我们就来逐一来看具体的精彩内容。

来自中国科学院计算技术研究所研究员,博士生导师夏时洪老师

研究定位与研究意义

定位:人体运动仿真技术看似很简单但做到深入后就会发现非常复杂。要仿真人体运动,就要知道人的运动生理结构需以及一些生命科学知识。人类运动过程是受大脑控制的,这里有力学肌肉的控制,所以要用动态控制的算法。其次要得到一些初始的数据作为经验值,也涉及到计算机科学、仿真科学等等。综上所述,这是交叉研究的一个课题。

意义:人体运动仿真技术在计算机科学领域,交叉设计非常理想,体现在计算机图形、虚拟现实、人工智能的范畴。计算机图形是实现怎么样模拟现实,并建一个计算模型生成逼真的图像。我们主要研究对象,人自然的肢体动作,人脸的表情。这个研究首要的是做仿真试验,假定人的活动我们可以做的非常真实。显而易见的一个应用是在构建大型设施的时候要做人员安全风险评估,比如体育场馆,地铁站等人员密集的场所,可以事先评估风险,如果遇到突发事件怎么样做应急预案。这件事情如果说是小规模的,我们可以请志愿者到现场,但是如果到10万级甚至几十万级的时候,必须用模拟仿真技术来做。因为要做到这一点,每个个体人的活动必须是真实的。

研究问题与主要进展

问题:人体运动仿真技术最本质的是问题就是怎么样用尽可能少的控制参数建立人体运动系统的高维、动态时空信息。人非常敏感,我们合成出来的动作是否真实、自然,我们大脑很快的认知到做得好或者不好。另外如果做力的控制,这个力的计算是否准,要设置什么样的参数建构这样的系统。

进展:

运动仿真技术应用到数字娱乐

一:运动仿真,其两个维度开展分为人体运动的虚拟仿真和人体运动物理仿真。人运动的虚拟仿真就是如何合成逼真的人体运动,挑战视觉认知,让你看到计算机生成的动态的图像自然真实。我们可 以做方针训练、教育培训,也可以做数字娱乐等等。人体运动物理仿真就是如果我们已经掌握了人运动本质的规律,有一些计算模型,现在用计算模型可以反过来 让计算机理解人在做的动作,所以要从视频等物理介质中实时生成精准人体运动,它可以做到识别理解,实时交互控制。

二:人脸运动建模,就是观测到人脸信息,可以在计算机里人脸表情空间是有一个维度刻划它。人的眼神其实是非常重要的,交流的时候,比如说要生成一个人物形象它的眼神非常重要。我们做识别理解的时候,这个人是什么情绪状态,眼神也非常重要。我们把眼部运动刻划的非常细腻,比如说眼睑的运动是呈弧形的。

当前工作与未来计划

人脸表情仿真技术分享

夏时洪老师演讲中列举了一个案例:假定人所有的日常活动可以采集下来,用数据库存储下来。用算法,把它结构化的表达。像网状图中球的结构实际上是数据库的表达。它的价值体现在做好莱坞大片并不需要买昂贵设备去做这些高质量的动作。只要我们的技术,可以用虚拟的方式生成高质量的动作,在这基础上用我们后期处理技术做后期处理。这样一来,一个人的模型,你要什么样的动作,马上可以实时生成。

有了这些技术之后,我们进一步的通过用户参与可以实现远程的表情生成。因为我们对人脸运动规律理解到位了,只要了这里面的关键问题。当我们拥有视频数据,就可以提取特征夏时洪老师表示,希望移动互联网通过上述案例中的方式体现这些技术的价值。

在未来,希望这些技术可以做的更精准,在此列举了人脸精准呈现的案例,如眼球运动,华人教拳、情绪变化、自然运动序列等。还希望研究以后可以跟运动健康相关,当人走路,地面对我作用力,每个关节受力是多少,这些数据怎么样准确估计,可以做到很大程度的准确。左边输入一个运动序列,右边就可以算出来什么时间接触地面,地给你的作用力是多大。这可以应用到很多方面,运动健康的评估和工效学评估等等。

写在最后:

夏时洪老师表示,人体运动仿真技术目前主要从肢体动作、人脸表情两个方向开展研究。我们从虚拟仿真的角度怎么样生成逼真的动态序列。从人体仿真的角度,你给我一个视频,我怎么样精准恢复出你的活动。这个技术可以用到安全、健康、娱乐等等。这是需要更多想象力的空间。

以上是51CTO.com记者从一线为您带来的精彩报道。后续我们还有更加精彩的独家报道,敬请关注。

 
【责任编辑:wangxueyan TEL:(010)68476606】
 
 
 
 
 

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