골반 회전을 이용한 지형에 따른 적응형 보행 동작 재생성 기법

Abstract

최근 컴퓨터 애니메이션 분야에서는 사람과 같은 캐릭터의 자연스러운 동작을 생성하는 방법으로 예제 기반 동작 생성 방법들이 제시되었다. 예제 동작 기반의 동작 생성 방법은 모션 캡쳐 장비를 사용하여 사람의 동작을 촬영하고 녹화된 데이터를 활용하여 다양한 예제 동작들을 생성한다. 예제 동작 기반의 동작 생성 방법은 환경 변화에 따라 필요한 동작을 미리 촬영해 놓아야 하고, 경우에 따라서는 많은 예제 동작 데이터들을 필요로 할 수 있다. 본 논문에서는 평지에서 촬영되고 녹화된 단일 보행 동작을 예제 동작으로 사용하여 계단이나 지면 기울기 변화 등의 환경 변화에 알맞은 자연스러운 보행 동작을 실시간으로 생성하는 방법을 제안한다. 특히, 환경 변화에 알맞도록 발의 궤적을 생성하는 기법을 제안하며 생성된 동작에 따라서 자세를 리타겟팅 (Retargeting) 하는데 필요한 새로운 역기구학 을 제안한다. 이 역기구학은 골반 관절의 회전과 이동을 이용하여 발들의 제한된 위치나 관절각에 만족하는 자세를 생성한다. 기존 역기구학에서 발이 요구된 위치에 닿지 않을 때 무릎 관절각이 시간에 따라서 연속적으로 부드럽게 생성되지 않는 문제점을 해결한다. 본 논문에서 제안하는 동작 생성 방법은 실시간 처리가 가능하며, 예제 동작을 필요로 하는 로봇 시뮬레이션에 적용하여 로봇의 물리적인 보행 동작을 생성할 수 있다. 또한, 한 가지 예제 동작으로부터 다양한 환경에 부합하는 보행 동작을 생성함으로써 예제동작의 재사용성과 계산 효율성을 높일 수 있다.| In the field of computer animation, many approaches have been developed for generating natural motions of human-like characters. Example-based motion generation methods capture the motion of the human using the motion capture device and generate a variety of example motions using the captured data. They need to capture the wanted motions according to varying the environment. Many types of motion data are required to the given scenarios. In this paper, we propose a new on-line data-driven method for generating natural human locomotion which fits to the given new environments including various types of the stairs and slopes. Specifically, we design a new modified inverse kinematics (IK) that manipulates a pose to produce the trajectory of the character according to the various types of the environments. From the rotation and translation of the pelvis of a character, the proposed IK reconstructs the result pose while satisfying desired positions and orientations of the feet of a character. We address the problem of the traditional IK approaches; when the foot position is not close to the desired location, many of IK methods generate the visual artifact, induced from time-varying discontinuity of the orientation of the knee of a character. Our system can produce the desired character animation. Moreover, we are able to apply the proposed algorithm to the data-driven robot simulation approach that requires the example data so that the physically-valid locomotion of the robot can be generated. Based on generating human locomotion that fits to the various types of the new environments from single motion data, we can also improve the efficiency of the example motion re-using and computational cost.; In the field of computer animation, many approaches have been developed for generating natural motions of human-like characters. Example-based motion generation methods capture the motion of the human using the motion capture device and generate a variety of example motions using the captured data. They need to capture the wanted motions according to varying the environment. Many types of motion data are required to the given scenarios. In this paper, we propose a new on-line data-driven method for generating natural human locomotion which fits to the given new environments including various types of the stairs and slopes. Specifically, we design a new modified inverse kinematics (IK) that manipulates a pose to produce the trajectory of the character according to the various types of the environments. From the rotation and translation of the pelvis of a character, the proposed IK reconstructs the result pose while satisfying desired positions and orientations of the feet of a character. We address the problem of the traditional IK approaches