【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及虚拟现实，具体涉及一种使用消费级vr设备的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法、设备及存储介质。
技术介绍
1、随着科技和网络的发展，人们越来越多地使用视频会议软件进行办公，视频会议不仅可以节省出差的费用，还更加便捷，然而，尽管视频会议能够让人们看到彼此，但这种交流方式在某种程度上具有局限性，随着vr技术的迅速进步，佩戴vr设备的几个人可以在虚拟空间中互相交流，通过表情、手势进行互动，从而使交流更加高效，虚拟现实也能够消除物理障碍，将来自不同国家的人员联系在一起，在虚拟现实中实现非语言交流，通常会使用虚拟化身来代表自己和伙伴，虚拟化身能够实时获取用户的姿势动画，让交流更加自然。
2、肢体动画在交流表达中起到了重要作用，然而，目前消费级的vr设备一般仅包含两个手柄和一个头显设备，这种有限的设备要模拟出复杂的身体动画具有相当大的挑战性；同时传统的vr动作跟踪方法由于缺少下半身的跟踪数据，一般只有上半身或者动画的播放和人物实际操作产生很大的误差，会严重降低沉浸感。
3、为此，本申请特提出一种使用消费级vr设备的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种使用消费级vr设备的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，以解决
技术介绍
中所提出的技术问题。
2、本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：
3、一种跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，基于消费级vr设备且通过计算机设备执行以下步骤：
4、s1、使用动作捕捉系统采集人物的动画，并按类存放，形成动画数据库；
5、s2、读取vr设备的手柄、vr头显的位置信息和惯性信息作为设备数据；
6、s3、动画数据库中搜索，并提取动画数据库中的上半身动画；
7、s4、通过上半身动画的帧和手柄、vr头显的设备数据，使用神经网络算法训练上半身身体的朝向以及后续动画预测方向；
8、s5、利用上半身动画和算法计算出的身体朝向数据在数据库中搜索匹配的下半身动画；
9、s6、通过误差修补模块修复动画的偏移和突发动作；
10、s7、整合上述动画数据并赋予动画中的虚拟人物骨骼，播放动画。
11、优选的，所述s6步骤中使用误差修补模块修复动画的偏移和突发动作的具体执行步骤如下：
12、s61、设定误差值，判断动画和手柄、vr头显的误差数据是否超过设定的误差值；
13、s62、超过设定的误差值时，搜索常见的突发动作动画库；
14、s621、若搜索到有突发动作动画库内存有相应的动画数据，则播放动画；
15、s622、若未搜到有突发动作动画库内存有相应的动画数据，则在实际位置和动画位置之间补充中间动画对跟踪位置进行校准；
16、s63、读取脚步动画的位移和惯性数据，当参数停止时锁定脚的位置防止脚步动画漂移。
17、优选的，所述s622步骤中在实际位置和动画位置之间补充中间动画采用惯性插值：
18、根据当前关键帧和上一关键帧之间的时间差和手柄、vr头显的运动参数，即可以得到该段时间内整个运动的惯性插值；
19、根据得到的惯性插值即可拟合获取具有相应惯性效果的中间动画，并将该中间动画补充至实际位置和动画位置之间进行校准。
20、优选的，所述s1步骤中动画数据库在形成基础上还建立用于快速搜索动画数据库内动画数据的特征数据库，特征数据库建立的具体执行步骤如下：
21、s11.从动画数据库的动画数据中提取姿态数据并标注时间信息，提取关节的移动矢量速度、移动矢量方向、角旋转矢量速度和旋转方向作为特征数据形成特征数据库；
22、s12.在特征数据上根据动画数据附上索引和时间，用于基于特征数据搜索时通过特征数据库进行搜索，然后定位到动画数据的含有该特征数据的一帧开始播放。
23、优选的，所述s4步骤中使用神经网络算法训练上半身身体的朝向以及后续动画预测方向的具体执行步骤如下：
24、在两个手柄和vr头显的设备内部装载追踪器用于获取真实动作状态；
25、根据三个追踪器的运动数据，输入向量k为跟踪器的速度和旋转以及预测的方向，定义特征值向量x＝(xv,xw,xr,xd)∈r(k*12+6)，其中：xv∈r(k*3)为3个跟踪器的三维速度矢量数据，xw∈r(k*3)为3个跟踪器的轴角旋转矢量数据，xr∈r(k*6)为3个跟踪器的三维旋转数据，xd∈r6为预测的移动方向数据，rk为身体运动方向数据；
26、通过特征值向量x＝(xv,xw,xr,xd)减去均值并除以标准差来规范化输入的特征(xv,xw,xr,xd)；
27、使用前馈神经网络训练并计算后输出d^∈r6作为预测的身体方向。
28、优选的，所述前馈神经网络包含有2个隐藏层，且每个隐藏层中均含有32个神经单元和relu激活函数。
29、优选的，神经网络算法在使用前需要进行算法校准处理，进行算法校准的具体执行步骤如下：
30、根据动画第一帧的动作状态获取真实状态下的采集数据，并使用神经网络算法获取预测的身体方向数据；
31、将预测的身体方向数据再次输入神经网络算法内迭代n次后，获取得到最终预测方向数据；
32、根据预测方向数据和真实状态下的采集数据计算mse损失值：
33、
34、其中，y＝(yn)为真实状态下的采集数据，yp＝(ypn)为预测方向数据；
35、调整获取真实状态下的采集数据来减小mse损失值，从而调整算法的可信度。
36、优选的，所述s5步骤中搜索匹配的下半身动画的具体执行步骤包括：
37、根据上半身身体的朝向和人体实际移动的方向和速度判断此时人体的动作状态是走路、跑步还是跳跃，并播放数据动画库中走路、跑步或跳跃的动画；
38、根据手柄、vr头显的设备之间距离估算角色身高，并根据上半身身体的高度变化判断此时人体的动作状态是站立还是蹲下，并播放动画数据库中站立或蹲下的动画。
39、另一方面，本专利技术还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述方法的步骤。
40、再一方面，本专利技术还公开一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上方法的步骤。
41、由上述技术方案可知，本专利技术提供了一种使用消费级vr设备的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法。与现有技术相比本专利技术的具有以下优势：
42、1.本专利技术通过跟踪人物上半身数据，能够根据身体动作时的上半身运动状态模拟出下半身的运动数据，能够让vr应用中的人物动画更符合操作人员的真实状态，提高人物的沉浸感，尤其是用于会议，社交等多人属性的应用中，可以更好本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，通过计算机设备执行以下步骤：
2.如权利要求1所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述S6步骤中使用误差修补模块修复动画的偏移和突发动作的具体执行步骤如下：
3.如权利要求2所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述S622步骤中在实际位置和动画位置之间补充中间动画采用惯性插值：
4.如权利要求1所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述S1步骤中动画数据库在形成基础上还建立用于快速搜索动画数据库内动画数据的特征数据库，特征数据库建立的具体执行步骤如下：
5.如权利要求1所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述S4步骤中使用神经网络算法训练上半身身体的朝向以及后续动画预测方向的具体执行步骤如下：
6.如权利要求5所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述前馈神经网络包含有2个隐藏层，且每个隐藏层中均含有32个神经单元和ReLU激活函数。
7.如权利要求5所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特
8.如权利要求1所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述S5步骤中搜索匹配的下半身动画的具体执行步骤包括：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，通过计算机设备执行以下步骤：
2.如权利要求1所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述s6步骤中使用误差修补模块修复动画的偏移和突发动作的具体执行步骤如下：
3.如权利要求2所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述s622步骤中在实际位置和动画位置之间补充中间动画采用惯性插值：
4.如权利要求1所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述s1步骤中动画数据库在形成基础上还建立用于快速搜索动画数据库内动画数据的特征数据库，特征数据库建立的具体执行步骤如下：
5.如权利要求1所述的跟踪信息匹配虚拟角色动画的方法，其特征在于，所述s4步骤中使用神经网络算法训练上半身身体的朝向以及后续动画预测方向的具体执行步骤如下：
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【专利技术属性】
技术研发人员：滕勇，丁焰，李翔，王波，刘泽，
申请(专利权)人：联通在线信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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