面向数字虚拟人的手物交互动态三维重建方法研究
批准号:
62076061
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王雁刚
依托单位:
学科分类:
机器感知与机器视觉
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王雁刚
中文摘要
数字虚拟人可突破时间和空间的限制,满足人类“跨时越空”的社会交流需求。高逼真数字虚拟人的运动生成离不开手与物体的交互运动重建,是国际上本领域的前沿研究热点。本项目致力于面向数字虚拟人应用的手物交互动态三维重建难题,探索从视觉信息恢复手物交互动力学的技术框架,构建符合物理约束的高精度与通用手物交互动态三维信息采集系统与平台。具体研究内容包括:构建多对象、多姿态的高精度手势三维模型数据库,分析手势三维模型的空间结构,提出高精度手部通用三维表征模型;同时考虑手势的二维轮廓与姿态信息,提出基于深度学习的级联全卷积神经网络架构,实现单张彩色图像的三维手势姿态估计;结合智能体与强化学习思想,将时序卷积网络应用于物理动力学微分方程求解,突破传统“拟合—优化”的动力学物理量计算范式,实现灵活可靠的手物交互动态三维重建。
英文摘要
Digital virtual humans can break through the restrictions of time and space, and meet the social communication needs of human beings. The motion generation of high-fidelity digital virtual humans is inseparable from the interactive motion reconstruction of hands and objects, and is a frontier research hotspot in the field. This project is dedicated to the problem of hand-object interaction dynamic 3D reconstruction for digital virtual human applications, exploring the technical framework for restoring hand-object interaction dynamics from visual information, and building a high-precision and general hand-object interaction dynamic 3D information acquisition system and platform that meets physical constraints. The main contents of this project includes: Build a multi-object, multi-gesture high-precision gesture 3D model database, analyze the spatial structure of the gesture 3D model, and propose a high-precision hand general 3D representation model; Take into account the 2D contour and gesture information of the gesture, and propose deep learning based cascaded fully convolutional neural network architecture, to estimate the three-dimensional gesture pose estimation from a single color image; Combine the idea of agents and reinforcement learning, apply the time-series convolutional network to solve the differential equations of physical dynamics, and finally break the traditional "fitting - optimization" physical quantity calculation framework to achieve flexible and reliable hand-object dynamic 3D reconstruction result.
数字虚拟人采用运动捕捉、人工智能等技术实现真人的虚拟建模,以期望在虚拟空间中再现真人的自然环境行为。数字虚拟人可突破时间和空间的限制,满足人类“跨时越空”的社会交流需求。在马斯洛的需求层次理论中,社会交流需求至关重要。数字化记录人类的各种运动信息,并实现数字虚拟人的精确运动重构,对数字虚拟人的发展具有非常重要的意义。其中,高逼真数字虚拟人的运动生成离不开手与物体的交互运动重建。作为一种人类与自然沟通的重要方式,手物交互运动具有灵活多变、遮挡复杂的特点。如何实现精确、可靠、灵活的手物交互运动重建,是数字虚拟人亟待突破的技术难题。..本项目以面向数字虚拟人的手物交互动态三维重建的技术突破为切入口,重点开展从视觉信息恢复手物交互动力学物理量的技术研究。项目执行四年期间,克服了新冠疫情等不利影响因素,圆满完成任务书的计划和安排。项目主要研究内容包括:..(1) 针对手物交互中由于物体类型多样引起的数据采集难题,提出了从RGB图像重建高保真手物交互三维信息的新方法,实现了动态交互建模和高保真重建目标,构建的HMDO手势数据集已授权全球超三百家单位使用。..(2) 针对手物交互中因刚性与非刚性物体差异引起的通用建模难题,提出了区域展开的手物交互接触模式表示及相应估计网络,提升了交互状态的合理性和准确性,实现刚性与非刚性物体的动态交互重建,成果发表于ICCV,东南大学为唯一完成单位。..(3) 针对手物交互中由于缺乏动力学信息引起的计算难题,提出了基于动力学的手物动态重建方法,利用椭球级联树适配动力学形态,并通过神经网络与物理引擎联合建模,实现稳态合理且视角一致的交互状态估计,成果发表于CVPR,东南大学为唯一完成单位。..项目执行期间供录用或发表高水平论文20篇,其中SCI 8篇,EI 12篇,其中包括领域内顶级会议CVPR、ICCV,顶级期刊IEEE Trans. On Image Processing等;申请国家发明专利9项,已授权6项;开发多视点手物交互重建系统1套。相关研究成果支撑申请人获批江苏省优秀青年基金,华为“火花奖”,部分成果已转让字节、微软研究院等。
单彩色相机多人体无标记运动捕捉方法研究
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批准号:61806054
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2018
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负责人:王雁刚
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依托单位:
国内基金
海外基金