JP2021068438A

JP2021068438A - モデル化された身体の骨格に姿勢を取らせるコンピュータにより実行される方法

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Publication number: JP2021068438A
Application number: JP2020173428A
Authority: JP
Inventors: レッディサラス; Reddi Sarath; チェンピンハン; Pinghan Chen
Original assignee: Dassault Systemes SE
Current assignee: Dassault Systemes SE
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2021-04-30
Also published as: CN112767528A; US11410402B2; EP3813023A1; US20210118241A1

Abstract

【課題】モデル化された人間または動物の身体の骨格に姿勢を取らせる。【解決手段】方法は、各々が骨によって接続された回転関節を含む第１および第２の骨格を提供するステップであって、第２の骨格の各々の回転関節は、第１の骨格のそれぞれの関節と関連付けられている、ステップと、第２の骨格の関節と関連付けられた第１の骨格の各々の関節を第２の骨格の関節にマッピングする、第２の骨格の相対構成を判定するステップと、第１の骨格に、第１の骨格の各々の関節についての回転状態によって定義された姿勢を取らせるステップと、その相対構成の変化が最小化されるように、第２の骨格の関節についての変換行列を計算するステップと、を含み、第２の骨格は、その骨のうちの少なくとも１つに関する直動関節を更に含み、上記ステップは、その相対構成の変化が最小化されるように、第２の骨格の回転関節の回転および第２の骨格の直動関節または関節の並進を判定することを含む。【選択図】図３Ｃ

Description

本発明は、モデル化された人間または動物の身体の骨格（skeleton）に姿勢を取らせる（making take a posture）、コンピュータにより実行される方法に関する。より正確には、第１の（「起点の（source」）骨格によって取られる姿勢を別の（「ターゲットの（target）」）骨格に移し（transferring）または「リターゲティングする（retargeting）」方法に関する。

本発明は、コンピュータグラフィックの分野に関し、それ自体が、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）、生物工学、ビデオゲームなどのいくつかの用途に適する。

デジタルヒューマンモデル（ＤＨＭ）は、ＣＡＤシステムの一部として、設計評価のために広範囲に使用されており、設計の初期段階において人的要因を組み込んでいる。

ＤＨＭは通常、いくつかのケースでは、骨格のみから構成されることがあるケースでさえ、「皮膚」によって覆われた「骨格」を含む。骨格は、１つ、２つ、または３つの回転自由度を有する回転関節（rotational joint）によって関節で繋がれた、実際の解剖骨に必ずしも対応しない場合でさえ、「骨」と称される部分のセットから構成される。「アバタ」としても知られるそのようなモデルは通常、人体モデルに対するいわゆる「Ｔポーズ」（部分的に足を広げ、腕を水平に広げた）などの標準的な姿勢において設けられる。例えば、非特許文献１を参照されたい。

アバタに元の姿勢とは異なる姿勢を取らせるために、所望の結果につながるその骨格の骨を関節で繋ぐ関節の回転のセットを判定する必要がある。理論的な観点から、これは、逆運動学（ＩＫ）の問題に相当する。この問題を解決するためのいくつかのアルゴリズムが存在する。

長い歴史のＤＨＭの適用にも関わらず、適切な標準化を欠いていることにより、変動する精度の程度と共に人間の姿勢および移動を模倣する、様々な適用特有のモデルがもたらされる。いくつかのＤＨＭは次いで、多様な能力および性能により商業的に利用可能であり、人体測定学および連結構造（linkage structure）の精度を強調するものがあれば、姿勢／動きのモデル化および生物力学において良好なものもあり、振る舞い的側面および認知的側面を強調するものもある。

複数の骨格の定義の共存は、ＤＨＭの異なる適用の間で非デジタル継続性につながるように好ましくない。

本発明は、従来技術の上述した欠点を克服することを目的とする。

Ａｂｄｅｌ−Ｍａｌｅｋ，Ｋ．，Ｙａｎｇ，Ｊ．，Ｍａｒｌｅｒ，Ｔ．，ｅｔａｌ．（２００６），"ＴｏｗａｒｄｓａＮｅｗＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆＶｉｒｔｕａｌＨｕｍａｎｓ"，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｍａｎＦａｃｔｏｒｓＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，１，１，２−３９

本発明の態様に従って、異なる用途に対して異なる骨格を最適化することができるので、２つ以上の骨格、場合によっては単一の皮膚（ＳＮ）と関連付けられた骨格を有すＤＨＭが提供される。例えば、第１の骨格は、例えば、生物工学分析を実行するために有益な、複雑かつ生物学的に正確な骨格であってもよく、ＤＨＭの第２の骨格は、はるかに単純であってもよく、リアルタイムなアニメーションに対して複雑度と正確性との間のより良好な折衷を達成する。

本発明の別の態様に従って、姿勢は、２つの異なる骨格の間での姿勢同期を維持するために、１つの骨格から別の骨格にマッピングされる。これは、以下で、「リターゲティング」と称される。リターゲティングは、それ自体が既知であるが、通常、異なるＤＨＭに属する骨格に適用される。

本発明の更なる別の目的に従って、ＤＨＭの骨格のうちの少なくとも１つ（リターゲティング動作のターゲットとして使用されることが意図される）は、その骨のいくつかもしくは全てに関する直動関節が提供される。直動関節が提供される骨は、可変の長さを有する。直動関節によってもたらされる追加の自由度は、ターゲットの骨格が起点の骨格よりも実質的に少ない回転関節を有するときでさえ、完全またはほぼ完全なリターゲティングを保証することを可能にする。これは次いで、リターゲティング処理が正確にかつ少ない計算コストにおいて実行されることを可能にする。

本発明は、多骨格ＤＨＭのケースに限定されず、第１のＤＨＭに属する（または、第１のＤＨＭを構成する）第１の骨格から、第２のＤＨＭに属する（または、第２のＤＨＭを構成する）第２の骨格に姿勢を移すために使用されてもよい。他に述べると、本発明の第１の態様は、上述したように、必須ではない。

本発明は更に、デジタルヒューマンモデルに限定されず、モデルに属しまたはそうではない、別の骨格にリターゲティングされるのに適少なくとも１つの骨格を含むいずれかのモデル化された人間または動物の身体に適用される。

この目的を達成することを可能にする、本発明の目的は、モデル化された人間または動物の身体の骨格に姿勢を取らせる、コンピュータにより実行される方法であって、ａ）少なくとも１つのデジタル身体モデルの第１の骨格および第２の骨格を提供するステップであって、第１の骨格および第２の骨格の各々は、骨によって接続された複数の回転関節を含み、第１の骨格は、第２の骨格よりも多い数の回転関節を有し、第２の骨格の各々の回転関節は、第１の骨格のそれぞれの関節と関連付けられている、ステップと、ｂ）第２の骨格の相対構成を判定するステップであって、相対構成は、第２の骨格の関節と関連付けられた第１の骨格の各々の関節を第２の骨格の関節にマッピングする、ステップと、ｃ）ユーザからの１つまたは複数の入力に基づいて、第１の骨格に、第１の骨格の各々の関節についての回転状態によって定義された姿勢を取らせるステップと、ｄ）その相対構成が変化しないままであるように、第２の骨格の関節についての変換行列を計算するステップと、を含み、第２の骨格は、その骨のうちの少なくとも１つに関する直動関節（Ｇ）を更に含み、ステップｄ）は、その相対構成の変化が最小化されるように、第２の骨格の回転関節の回転および第２の骨格の直動関節または関節の並進を判定することを含む、方法を提供する。

本発明の別の目的は、コンピュータ実行可能命令を含む非一時的コンピュータ可読データ記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品であって、コンピュータ実行可能命令は、コンピュータシステに、そのような方法を実行させる、コンピュータプログラム製品を提供する。

本発明の更なる別の目的は、コンピュータ実行可能命令を含む非一時的コンピュータ可読データ記憶媒体であって、コンピュータ実行可能命令は、コンピュータシステムに、そのような方法を実行させる、非一時的コンピュータ可読データ記憶媒体を提供する。

本発明の更なる別の目的は、メモリおよびグラフィカルユーザインタフェースに結合されたプロセッサを含むコンピュータシステムであって、メモリは、コンピュータシステムに、そのような方法を実行させるコンピュータ実行可能命令を記憶している、コンピュータシステムを提供する。

本発明の更なる目的は、第１の骨格および第２の骨格を含むデジタル身体モデルであって、第１の骨格および第２の骨格の各々は、骨によって接続された複数の回転関節を含み、第１の骨格は、第２の骨格よりも多い数の回転関節を有し、第２の骨格の各々の回転関節は、第１の骨格のそれぞれの関節と関連付けられ、第２の骨格は、その骨のうちの少なくとも１つに関する直動関節を更に含む、デジタル身体モデルを提供する。

本発明の追加の特徴および利点は、添付図面と併用して、以下の説明から明らかになるであろう。

第１の（「起点の」）骨格、第２の（「ターゲットの」）骨格、および皮膚を含む、デジタル身体モデルを表す。それらの初期の（「ゼロの」）姿勢にある起点の骨格およびターゲットの骨格を表し、起点の骨格は、異なる姿勢を取り、ターゲットの骨格を「リターゲティングする」。それらの初期の（「ゼロの」）姿勢にある起点の骨格およびターゲットの骨格を表し、起点の骨格は、異なる姿勢を取り、ターゲットの骨格を「リターゲティングする」。それらの初期の（「ゼロの」）姿勢にある起点の骨格およびターゲットの骨格を表し、起点の骨格は、異なる姿勢を取り、ターゲットの骨格を「リターゲティングする」。本発明の実施形態に従った、方法の異なるステップを示す。本発明の実施形態に従った、方法の異なるステップを示す。本発明の実施形態に従った、方法の異なるステップを示す。本発明の実施形態に従った、方法の異なるステップを示す。本発明の実施形態に従った、方法の異なるステップを示す。本発明の実施形態に従った、方法の異なるステップを示す。本発明の実施形態に従った方法の異なるステップを示す。本発明の異なる実施形態に従った方法を実行するのに適切なそれぞれのコンピュータシステムのブロック図である。本発明の異なる実施形態に従った方法を実行するのに適切なそれぞれのコンピュータシステムのブロック図である。

図１は、単一の皮膚ＳＮと関連付けられた２つの骨格ＳＫ１およびＳＫ２を有する例示的なＤＨＭを表す。この例示的な実施形態では、骨格ＳＫ１は、複雑かつ生物学的に正確な骨格であり、多数の回転関節を含み、そのような骨格は、例えば、生物工学分析を実行するために有益であるが、リアルタイムなアニメーションの適用には複雑すぎる。骨格ＳＫ２は、はるかに単純であり（それは、より少ない数の関節を含む）、リアルタイムなアニメーションに対して複雑度と精度との間の良好な折衷を達成するが、生物工学分析に対しては粗すぎる。ヒューマンモデル化のアーチストは、ＳＫ２の異なる姿勢に対応する妥当な皮膚の変形を生じさせるよう、単純な骨格ＳＫ２および関連する皮膚の構築に関与する。

図２Ａ〜２Ｃは、ＳＫ１とＳＫ２との間のリターゲティング動作を示す。

図２Ａは、それらの初期のまたは「ゼロの」姿勢にある、ＤＨＭの上半身に対応する、骨格ＳＫ１およびＳＫ２の部分を示す。ＳＫ２の回転関節は、円によって強調される。ＳＫ２の各々の関節は、ＳＫ１の対応する関節と厳密にまたは少なくともおおよそ重なるが、ＳＫ１がより多くの数の関節を含むと仮定すると、その逆は当てはまらない。

図２Ｂでは、骨格ＳＫ１（「起点の」骨格としての役割を果たす）は、異なる姿勢を取り、ＳＫ２は、静止したままである。ＳＫ２の関節に対応するＳＫ１の関節（矩形の箱によって強調された）は、後者とは重ならないことを理解することができる。

図２Ｃは、リターゲティング動作の結果を示し、「ターゲットの」骨格ＳＫ２は、ＳＫ１の姿勢に合致する新たな姿勢を取っており、２つの骨格の対応する関節は、再度ほぼ重なっている。

姿勢は、運動学的構造の構成、すなわち、骨格の骨および関節によって形成された連結構造の数学的表現によって定義される。各々の骨格がその運動学的構造を定義するその自身のトポロジを有するので、リターゲティングは、特に、複雑な起点の骨格から単純なターゲットの骨格に姿勢を移すことを必要とされるときに複雑な問題である（図２Ａ〜２Ｃを参照して、上記考慮されるケース）。実際に、減少した数の関節がより小さい取り得る姿勢空間を暗に意味するので、複雑な骨格から単純な骨格へのマッピングは、必然的に情報の損失を伴い、可能なマッピングを常に達成することができない（図２Ａおよび２Ｃの入念な比較は、２つの骨格のいくつかの関節の相対位置はわずかに変化することを示し、これは、図の左側で特に視認可能である）。

２つの骨格ＳＫ１およびＳＫ２は、独立して定義され、したがって、異なる数の骨および関節を超えて、それらは、異なる自由度（ＤＯＦ）、異なる行列枠（coordinate frame）を有する異なる種類の関節をも有することができる。それらの差異は、所与の骨格に対して大域行列枠における各々の関節の位置および包囲を定義する、異なる大域変換行列に転換する。

発明的方法の第１のステップは、２つの骨格上の対応する関節を識別することにある。ターゲットの骨格ＳＫ２が起点の骨格ＳＫ１よりも少ない関節を有すると考えられる場合、これは、ＳＫ２のそれぞれの関節に対応するＳＫ１の関節のサブセットを識別することにある。これは、図２Ａ〜２Ｃを参照して既に議論されている。図３Ａ〜３Ｆの高度に簡易化された例では（特に、図３Ａを参照）、起点の骨格ＳＫ１は、Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＢとラベル付けされた５個の関節を有し、ターゲットの骨格は、ＥおよびＦとラベル付けされた２個の関節を有する。ＳＫ１の関節ＡおよびＢは、関節ＥおよびＦとそれぞれ関連付けられ、関節Ａ１、Ａ２、およびＡ３は、ＳＫ２のいずれの関節とも関連付けられない。関連付けは、例えば、多骨格ＤＨＭの設計者によって手動で行われてもよく、または例えば、両方の骨格がそれらの初期の姿勢もしくは「ゼロの」姿勢にあるときにＳＫ２の関節のいずれか１つに最も近いＳＫ１の関節を自動で識別することによって自動で行われてもよい。

次いで、ＳＫ１の各々の関節（例えば、関節Ｂ）のＳＫ２の対応する関節（例えば、関節Ｆ）に対する相対変換行列が計算される。大域起点（global origin）または根（root）としての役割を果たす点に対するその位置および方位を表す、関節Ｂの初期変換行列Ｔ_B

として、Ｒ_Bは３×３の回転行列であり、Ｐ_Bは３×１（列）の変換ベクトルであり、０はその要素が全てゼロである１×３（ライン）のベクトルであり、１はスカラである。同様に、

とする。

各々の骨格の構成は、全てのその関節の変換行列によって定義される。

関節Ｆの関節Ｂに対する（初期の）相対変換行列

は、

によって与えられ、「^-1」は、正則行列を表す。

図３Ａの例では、関節ＢおよびＦは一致し、同一の方位を有し、すなわち、

であり、１は４×４の単位行列を指定するが、必ずしもそれが当てはまらない。

起点の骨格ＳＫ１の相対構成は、全てのその関節の相対変換行列によって定義される。

起点の骨格ＳＫ１の姿勢が変化するとき、関節Ｂは、Ｂ１によって指定され（図３Ｂを参照）、異なる変換行列Ｔ_B1によって記述される、異なる構成（３つの回転軸に沿った位置および／または方位）を取る。リターゲティングまたは姿勢同期は、

になるように、すなわち、対応する関節の間の相対変換が変化しないように、変換行列Ｔ_F1によって記述される、関節Ｆについての新たな構成Ｆ１を発見することにある。これは、ＳＫ１に対するその相対構成（全てのその関節の相対構成のセットによって定義される）が変化しないままである方式において、ＳＫ２の全ての関節に対して適用される。

ＡとＢとの間の距離が、

のノルムに等しい、ｄ_ABであるとする。同様に、ＡとＢ１との間の距離が、

のノルムに等しい、ｄ_AB1であるとする。ターゲットの骨格に対し、ＥとＦとの間の距離が、ＥＦの骨の長さであり、

のノルムに等しい、ｄ_EFであるとする。

Ｂ１の位置に合致するよう関節Ｆを変位させる代償運動は、関節Ｅを使用してのみ達成することができる。ＥＦおよびＥＢ１の単位ベクトルが、その値をＴ_FおよびＴ_B1から計算することができる、Ｐ１およびＰ２であるとする（図３Ｃを参照）。θ_EswingがＰ１とＰ２との間の角度であり、Ｐ３がＰ１およびＰ２に対する法線の単位ベクトルであるとする（図４を参照）。それらのパラメータは全て、変換行列から判定されてもよい。関節Ｅが規模θ_Eswingにより軸Ｐ３の周りを回転する場合、関節Ｆは、位置Ｆ’に到達する。しかしながら、概して、ＥとＦ’との間の距離を理由に、

であり、ｄ_EF’はｄ_AB1とは異なる。実際に、図３Ａおよび３Ｃの比較は、ＢおよびＦが一致し、Ｂ１およびＦ’が一致しないことを示す。

したがって、概して、ＳＫ１とＳＫ２との間の完全な姿勢同期を達成するために、ターゲットの骨格ＳＫ２の関節を回転させることは十分でない。また、実際に、従来技術では、リターゲティングは、骨格の間の厳密な姿勢同期を達成することができないことが多く、相対構成変更において誤りを最小にすることが可能であるにすぎない。

本発明に従って、この問題は、その長さを変更することを可能にする、骨ＥＦに直動関節をもたらすことによって解決される（図３Ｄを参照）。回転関節Ｅ（軸Ｐ３の周りの角度θ_Eswingによる回転を受ける）および直動関節Ｇ（規模ｄ_EF−ｄ_AB1の並進（translation）を受ける）の両方に対して作用することによって、図３Ｅに示されるように、Ｂ１の点と一致する位置Ｆ１に点Ｆを変位させることが可能である。

正式な観点から、Ｆ１へのＦの変換は、変換行列

に対応し、

は、軸Ｐ３の周りのθ_Eswingによる回転に対する回転行列であり、

である。

この行列は、大域行列

を取得するよう大域行列Ｔ_Eに付加される（すなわち、後乗算される）。

がＥに対する局所変換に適用される（すなわち、後乗算される）とき、関節Ｆは、Ｆ１（Ｂ１と同一である）に変換され、よって、使用されないままであるねじれＤＯＦである、２つのＤＯＦのみを使用して位置の合致を達成する。

しかしながら、関節Ｆの位置を位置Ｂ１と合致させることは、姿勢マッピングに対する十分な条件ではない。関節Ｆはまた、条件

が満たされることを保証するために方位付けられる必要がある。実際に、関節Ｆが関節Ｂの位置Ｂ１に合致するその位置Ｆ１を取るとき、それらの関節を構造の連続した分岐に接続する単位ベクトルｆ１およびｂ１は、図３Ｅに示されるように、異なる方向に方位付けられてもよい。追加の回転

および追加の変換行列

は、図３Ｃを参照して上記議論された同一のアプローチを使用して、図３Ｆに示されるように、単位ベクトルｆ１をｂ１と合致させるよう計算されてもよい。

その上、３次元では、変換行列のねじれ成分

の存在を説明する必要もある。

しかしながら、それらの２つの単位ベクトルを合致させることは、ねじれ成分

の存在を理由に、初期の相対構成の制約（式３）を必ずしも満たさない。したがって、制約を満たすために必要とされるねじれ成分を判定することが必須である。

Ｔ_BおよびＴ_B1は、関節Ｂの初期の大域変換および最終的な大域変換である。同様に、Ｔ_FおよびＴ_F1は、関節Ｆの初期の大域変換および最終的な大域変換である。関節ＢおよびＦの初期の相対構成は、

によって与えられ、全ての姿勢の変形が保存される必要があるので、それは、最終的な構成

にも適用される。

Ｔ_F1は、２つの成分

および

の組み合わせ、

であり、

は、ベクトルｆ１およびｂ１から容易に発見される。

したがって、

である。

この点において、３つの変換行列

、

、および

は、関節Ｆの新たな構成を計算することを可能にする。利用可能な７個のＤＯＦから、姿勢同期を達成するために６個が使用される。１つのＤＯＦ（ねじれパラメータ）は、関節Ｅにおいて左であり、関節Ｆにおける関節の範囲の動きおよび連結ＥＦに付帯された皮膚の変形のあり得る歪みのような問題に対処するために使用することができる。実際に、最も実用的なケースでは、リターゲティングの全体的な工程は、皮膚の視覚的な外見を妨げることなく実施されることが必要とされる。それらのケースでは、リターゲティングに対する厳密な解決策を得るために十分ではないが、皮膚の外見は、歪みなしに損傷を受けないままである必要がある。１つの骨を一度に扱う、上記説明された「モジュール式」リターゲティング手順は、追加の制約に対処するよう１つのＤＯＦを分離することを可能にする。特に、このＤＯＦは、皮膚の自然な外見を保存するために使用することができる。加えて、いくつかのケースでは、リターゲティングの解決策は、それらの許容された動き範囲からいくつかの関節を駆動することができ、このシナリオでは、残りのＤＯＦは、リターゲティングの解決策が関節の位置および方位に関する制約に遵守することを保証するために使用することができる。

同一の手順は、根ノードから開始してエンドエフェクタまで、ＳＫ２の全ての関節にステップごとに適用される。

発明的方法は、場合によっては、コンピュータネットワークを含み、ハードディスク、ソリッドステートディスク、またはＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体に非一時的な形式で適切なプログラムを記憶し、そのマイクロプロセッサ（複数可）およびメモリを使用してプログラムを実行する、適切にプログラムされた汎用コンピュータまたはコンピュータシステムによって実行されてもよい。

図５を参照して、本発明の例示的な実施形態に従った方法を実行するために適切なコンピュータが説明される。図５では、コンピュータは、上記説明された処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）を含む。処理は、実行可能プログラム、すなわち、コンピュータ可読命令のセットとして、ＲＡＭＭ１もしくはＲＯＭＭ２、またはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライバ（ＳＤＤ）Ｍ３、もしくはＤＶＤ／ＣＤドライブＭ４に記憶されてもよく、あるいはリモートに記憶されてもよい。その上、１つまたは複数のデジタル身体モデルおよび／または骨格を定義した１つまたは複数のコンピュータファイルも、メモリデバイスＭ１〜Ｍ４のうちの１つもしくは複数に記憶されてもよく、またはリモートに記憶されてもよい。

特許請求される発明は、発明的処理のコンピュータ可読命令および／またはデジタルファイルが記憶されたコンピュータ可読媒体の形式に限定されない。例えば、命令およびファイルは、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードディスク、またはサーバもしくは別のコンピュータなどのコンピュータが通信するいずれかの他の情報処理デバイスに記憶されてもよい。プログラムおよびファイルは、同一のメモリデバイスまたは異なるメモリデバイスに記憶されてもよい。

更に、発明的方法を実行するために適切なコンピュータプログラムは、ＣＰＵ８００、ならびにＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓ１０（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（登録商標）ＭＡＣ−ＯＳなどのオペレーティングシステム、および当業者に既知な他のシステムと共に実行する、ユーティリティアプリケーション、バックグラウンドデーモン、もしくはオペレーティングシステムのコンポーネント、またはそれらの組み合わせとして提供されてもよい。

中央処理装置（ＣＰＵ）は、ＩｎｔｅｌｏｆＡｍｅｒｉｃａからのＸｅｎｏｎプロセッサもしくはＡＭＤｏｆＡｍｅｒｉｃａからのＯｐｔｅｒｏｎプロセッサであってもよく、またはＦｒｅｅｓｃａｌｅＣｏｌｄＦｉｒｅ、ＩＭＸ、もしくはＦｒｅｅｓｃａｌｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＡｍｅｒｉｃａからのＡＲＭプロセッサなどの他のプロセッサタイプであってもよい。代わりに、中央処理装置は、当業者が認識するように、ＩｎｔｅｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＡｍｅｒｉｃａからのＣｏｒｅ２Ｄｕｏなどのプロセッサであってもよく、またはＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ上で、もしくは離散論理回路を使用して実装されてもよい。更に、中央処理装置は、上記説明された発明的処理のコンピュータ可読命令を実行するよう協働して作用する複数のプロセッサとして実装されてもよい。

図５におけるコンピュータはまた、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、およびインターネットなどのネットワークとインタフェースするための、ＩｎｔｅｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＡｍｅｒｉｃａからのＩｎｔｅｌＥｔｈｅｒｎｅｔＰＲＯネットワークインタフェースカードなどのネットワークインタフェースＮＩを含む。コンピュータ支援設計ステーションは更に、ＨｅｗｌｅｔｔＰａｃｋａｒｄＨＰＬ２４４５ｗＬＣＤモニタなどのディスプレイＤＹとインタフェースするための、ＮＶＩＤＩＡＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＡｍｅｒｉｃａからのＮＶＩＤＩＡＧｅＦｏｒｃｅＧＴＸグラフィックアダプタなどのディスプレイコントローラＤＣを含む。汎用Ｉ／ＯインタフェースＩＦは、ローラボール、マウス、およびタッチパッドなど、キーボードＫＢおよびポインティングデバイスＰＤとインタフェースする。ディスプレイ、キーボード、およびポインティングデバイスは、ディスプレイコントローラおよびＩ／Ｏインタフェースと共に、入力コマンドを提供するよう、例えば、ターゲットの点に移動し、パラメータを定義するよう、ユーザによって使用され、アバタを含む三次元シーンを表示するためにコンピュータ支援設計ステーションによって使用される、グラフィカルユーザインタフェースを形成する。

ディスクコントローラＤＫＣは、ＨＤＤＭ３およびＤＶＤ／ＣＤＭ４を通信バスＣＢＳと接続し、通信バスＣＢＳは、コンピュータ支援設計ステーションのコンポーネントの全てを相互接続するための、ＩＳＡ、ＥＩＳＡ、ＶＥＳＡ、ＰＣＩ、または同様のものであってもよい。

ディスプレイ、キーボード、ポインティングデバイスと共に、ディスプレイコントローラ、ディスクコントローラ、ネットワークインタフェース、およびＩ／Ｏインタフェースの一般的な特徴および機能性の説明は、それらの特徴が既知であるので、簡潔にするために本明細書では省略される。

図６は、本発明の異なる例示的な実施形態に従った方法を実行するために適切なコンピュータシステムのブロック図である。

図６では、アバタ（複数可）および場合によっては三次元シーンを記憶した実行可能プログラムＥＸＰおよびコンピュータファイル（複数可）は、サーバＳＣに接続されたメモリデバイスに記憶される。メモリデバイスおよびサーバの全体的なアーキテクチャは、ディスプレイコントローラ、ディスプレイ、キーボード、および／またはポインティングデバイスがサーバにおいては存在しなくてもよいことを除き、図５を参照して上記議論されたものと同一であってもよい。

サーバＳＣは次いで、ネットワークＮＷを介して、アドミニストレータシステムＡＤＳおよびエンドユーザコンピュータＥＵＣに接続される。

アドミニストレータシステムおよびエンドユーザコンピュータの全体的なアーキテクチャは、アドミニストレータシステムおよびエンドユーザコンピュータのメモリデバイスが、身体モデルおよび／または骨格（複数可）を定義した実行可能プログラムＥＸＰおよび／またはコンピュータファイル（複数可）を記憶しないことを除き、図６を参照して上記議論されたものと同一であってもよい。しかしながら、エンドユーザコンピュータは、以下で議論されるように、サーバの実行可能プログラムと協働するように設計されたクライアントプログラムを記憶しない。

認識できるように、ネットワークＮＷは、インターネットなどのパブリックネットワーク、ＬＡＮもしくはＷＡＮネットワークなどのプライベートネットワーク、またはいずれかのそれらの組み合わせであってもよく、ＰＳＴＮまたはＩＳＤＮサブネットワークをも含んでもよい。ネットワークＮＷはまた、イーサネットネットワークなどの有線であってもよく、またはＥＤＧＥ、３Ｇ、および４Ｇ無線セルラシステムを含むセルラネットワークなどの無線であってもよい。無線ネットワークはまた、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、または既知であるいずれかの他の無線形式の通信であってもよい。よって、ネットワークＮＷは、例示にすぎず、本改良の範囲を限定するものではない。

エンドユーザコンピュータのメモリデバイスに記憶され、後者のＣＰＵによって実行されるクライアントプログラムは、ネットワークＮＷを介して、サーバＳＣによって記憶され、身体モデルおよび／または骨格を定義したファイルを含むデータベースＤＢにアクセスする。サーバは、上記説明された処理を実行し、エンドユーザコンピュータに、ネットワークＮＷを再度使用して、身体モデル（複数可）および／または骨格（複数可）の所望の表現に対応するイメージファイルを送信する。

１つのアドミニストレータシステムＡＤＳおよび１つのエンドユーザシステムＥＵＸのみが示されたが、システムは、限定なしに、いずれかの数のアドミニストレータシステムおよび／またはエンドユーザシステムをサポートすることができる。同様に、複数のサーバも、本発明の範囲から逸脱することとなく、システムにおいて実装されてもよい。

本明細書で説明されるいずれかの処理は、処理における特定の論理機能またはステップを実行するための１つまたは複数の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、またはコードの一部を表すとして理解されるべきである。

Claims

モデル化された人間または動物の身体の骨格に姿勢を取らせる、コンピュータにより実行される方法であって、
ａ）少なくとも１つのデジタル身体モデルの第１の骨格（ＳＫ１）および第２の骨格（ＳＫ２）を提供するステップであって、前記第１の骨格および第２の骨格の各々は、骨によって接続された複数の回転関節（Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ、Ｅ、Ｆ）を含み、前記第１の骨格は、前記第２の骨格よりも多い数の回転関節を有し、前記第２の骨格の各々の回転関節（Ｅ、Ｆ）は、前記第１の骨格のそれぞれの関節（Ａ、Ｂ）と関連付けられている、ステップと、
ｂ）前記第２の骨格の相対構成を判定するステップであって、前記相対構成は、前記第２の骨格の関節と関連付けられた前記第１の骨格の各々の関節を前記第２の骨格の前記関節にマッピングする、ステップと、
ｃ）ユーザからの１つまたは複数の入力に基づいて、前記第１の骨格に、前記第１の骨格の各々の関節についての回転状態によって定義された姿勢を取らせるステップと、
ｄ）その相対構成が変化しないままであるように、前記第２の骨格の前記関節についての変換行列を計算するステップと、を備え、
前記第２の骨格は、その骨のうちの少なくとも１つに関する直動関節（Ｇ）を更に含み、前記ステップｄ）は、その相対構成が変化しないままであるように、前記第２の骨格の前記回転関節の回転および前記第２の骨格の前記直動関節または関節の並進を判定することを含む、
ことを特徴とする方法。
前記第２の骨格は、その骨の全てに関する直動関節を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記ステップｄ）は、その相対構成が変化しないままであるように、前記第２の骨格の前記回転関節の回転および前記第２の骨格の前記直動関節または関節の並進を判定することを含む、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記ステップｄ）は、根関節から開始して、前記関節を連続して考慮することによって、前記第２の骨格の各々の関節についての前記変換行列を変換することを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
前記ステップａ）は、前記第１の骨格および前記第２の骨格をそれぞれ初期の姿勢を取らせることを含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
ｅ）前記第１の骨格の姿勢に合致する姿勢を取る、前記計算された変換行列を前記第２の骨格の前記関節に適用するステップを更に備えた、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
ｆ）コンピュータスクリーン上で、前記第２の骨格およびそれと関連付けられた皮膚（ＳＮ）のうちの少なくとも１つを表示するステップを更に備えた、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
前記第１の骨格および前記第２の骨格は、同一のデジタル身体モデルである、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
コンピュータ実行可能命令を含む、非一時的コンピュータ可読データ記憶媒体（Ｍ１〜Ｍ４）に記憶されたコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ実行可能命令は、コンピュータシステムに、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実行させる、ことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
コンピュータ実行可能命令（ＥＸＰ）を含む非一時的コンピュータ可読データ記憶媒体（Ｍ１〜Ｍ４）であって、前記コンピュータ実行可能命令は、コンピュータシステムに、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実行させる、ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読データ記憶媒体。
メモリ（Ｍ１〜Ｍ４）およびグラフィカルユーザインタフェース（ＫＢ、ＰＤ、ＤＣ、ＤＹ）に結合されたプロセッサ（Ｐ）を含むコンピュータシステムであって、前記メモリは、前記コンピュータシステムに、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実行させるコンピュータ実行可能命令（ＥＸＰ）を記憶している、ことを特徴とするコンピュータシステム。
第１の骨格（ＳＫ１）および第２の骨格（ＳＫ２）を含むデジタル身体モデルであって、前記第１の骨格および第２の骨格の各々は、骨によって接続された複数の回転関節（Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ、Ｅ、Ｆ）を含み、前記第１の骨格は、前記第２の骨格よりも多い数の回転関節を有し、前記第２の骨格（Ｅ、Ｆ）の各々の回転関節は、前記第１の骨格（Ａ、Ｂ）のそれぞれの関節と関連付けられ、前記第２の骨格は、その骨のうちの少なくとも１つに関する直動関節（Ｇ）を更に含む、ことを特徴とするデジタル身体モデル。
前記第２の骨格は、その骨の全てに関する直動関節を含む、ことを特徴とする請求項１２に記載のデジタル身体モデル。