(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211099566.5 (22)申请日 2022.09.09 (71)申请人 南京英特 克数字科技有限公司 地址 210019 江苏省南京市 建邺区贤坤路 60号仁恒置地广场0 5幢1404室 (72)发明人 沈小英　李海冬　 (51)Int.Cl. G06T 13/20(2011.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 5/00(2006.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06V 20/40(2022.01) (54)发明名称 一种实时生 成动画数据系统、 方法及终端设 备 (57)摘要 本发明公开了一种实时生 成动画数据系统、 方法及终端设备， 包括Bvh(层次包围体)加载模 块： 播放器模块、 关键帧可视化模块和动画合成 模块； Bvh加载模块包 括Bvh文件读取、 Bvh文件 解 析以及绘图； 播放模块包含动画播放、 动画暂停、 动画拖拽； 所述关键帧可视化模块包含关键帧提 取、 绘图； 所述动画合成模块包含贝塞尔插值阶 数选择、 播放功能。 本发明提高了已有的运动捕 捉数据的可复用性， 降低了动画制作成本， 进而 提高创作上的自由度， 丰富了创作的数量和质 量， 进而推动行业的发展和进步。 权利要求书3页 说明书6页 附图6页 CN 115439580 A 2022.12.06 CN 115439580 A 1.一种实时生成动画数据系统、 方法， 其特征在于， 包括Bvh(层次包围体)加载模块： 播 放器模块、 关键帧可视化模块和动画合成模块； Bvh加载模块包括Bvh文件读取、 Bvh文件解 析以及绘图； 播放模块包含动画播放、 动画暂停、 动画拖拽； 所述关键帧可视化模块包含关 键帧提取、 绘图； 所述动画合成模块包 含贝塞尔插值阶数选择、 播 放功能； 还 包括以下步骤： 步骤S1、 在 Bvh加载模块中， 用户打开文件位置； 步骤S2、 读取Bvh文件， 把文件解析成位置矩阵； 步骤S3、 在开始界面中， 将首帧画面加载进入播 放器； 步骤S4、 在播 放器模块中， 对Bvh文件实现播 放、 暂停、 拖拽帧的功能； 步骤S5、 在关键帧可视化模块中， 自定义关键帧的帧数， 实现关键帧的提取； 步骤S6、 将关键帧逐一绘制； 步骤S7、 在动画合成模块中， 提取关键帧的基础上， 选择贝赛尔曲线的阶数， 实现动画 合成， 并且播 放动画。 2.根据权利要求1所述的一种实时生成动画数据系统、 方法， 其特征在于， 还包括， 数据 捕捉的最优分割求 解， 基本步骤如下： 步骤S11、 定义段的直径； 步骤S12、 定义 误差函数； 步骤S13、 生成递推公式； 步骤S14、 迭代求 解。 3.根据权利要求1所述的一种实时生成动画数据系统、 方法， 其特征在于， 还包括， 数据 捕捉的最优分割建模， 具体算法如下： 运动数据捕捉的每一帧都是63维向量， 则运动数据捕捉可以表示为一个n ×63的矩阵， 其中n代表帧数， 即一个包 含n个数据点的时序数据； 给定一个包 含n帧的运动捕捉数据N， 如下 所示： N＝(m1， m2，…， mn)T                  (3.1) 其中T表示矩阵的转置， mi代表第i帧数据， 可表示成一个63维的向量， N代表由63维向量 组成的矩阵； 其目的是从原 始运动捕捉数据中分割成k个段， 如下 所示： A(n， k)＝( α1， α2，…， αk， αk+1)                   (3.2) 其中αi代表第i个分段的边界， 并且 l＝α1<α1<…<αk<αk+1＝n+1， 得到第i个分段就是有帧 αi到帧αi+1‑1构成的， 则各个分段中心可以表示成下式： B＝(b( α1， α2‑1)b( α2， α3‑1)，…， b( αk， αk+1‑1))       (3.3) 需要段内均方误差和L(A(n， k) )最小， 则可以形式化 为： 其中各个段的中心如下式所示 4.根据权利要求2所述的一种实时生成动画数据系统、 方法， 其特征在于， 还包括， 数据 捕捉的最优分割建模， 具体算法如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115439580 A 2一个从第u帧到第v帧的段的直径dist定义为段中各帧到该段平均值的距离， 形式如下 式： 得到： 将上式带入(3.5)得： 假设A*(n， k)是使得将 包含n帧的运动捕捉数据分割成k段的最优分割， 即最小化函数L， 如果k＝2， 也就是说将n帧数据分割成两段， 可 得下式： A*(n， 2)＝(1， t， n+1)                              (4.4) t为一个在[2,n]的值， 该值使得 下式去的最小值， 即： minL(A(n， 2) )＝dist(1， t ‑1)+dist(t， n)                     (4.5) 如果k＞2， 则需要将原始的运动捕捉数据分成多余2个段， 将其看成是先将前t ‑1帧分 成k‑1个段， 那么剩下的n ‑t+1个帧就作为最后一个 分段， 这样k ‑1+1＝k， 获得k个分段， 也就 是当n帧动作捕捉数据分成多于2个段时， 最优分段如下： A*(n， k)＝A*(t‑1， k‑1)∪(n+1)                 (4.6) 找到一个t∈[2， n]， 使得 下式成立 minL(A(n， k) )＝L(A*(t‑1， k‑1))+dist(t， n)k＞2     (4.7) 得到最优分割算法的递推公式 5.根据权利要求4所述的一种实时生成动画数据系统、 方法， 其特征在于， 最优分割算 法分三步进行： 步骤S51、 计算 直径矩阵， 即对于每一对i， j， 其中i＜j， 计算dist(i， j) 步骤S52、 基于步骤S51计算的直径矩阵dist， 计算最优2分割A*(j， 2)的代价L(j， 2)， (1 ＜j≤m)， 即将前j帧分割成2段的代价； 步骤S53、 迭代从A*(j， k‑1)的代价 L(j， k‑1)中计算A*(j， k)的代价 L(j， k)， (1＜j≤m)。 6.根据权利要求1所述的一种实时生成动画数据系统、 方法， 其特征在于， 步骤S5具体 如下： 步骤S61、 特 征提取； 步骤S62、 消除噪声； 步骤S63、 降维； 步骤S64、 余弦距离计算； 步骤S65、 聚类分割； 步骤S66、 关键帧提取。 7.一种实时生成动画数据终端设备， 用于上述权利要求1 ‑6所述的一种实时生成动画权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115439580 A 3