FLSH -- Friendly Library for the Simulation of Humans

📄 arXiv: 2310.18206v1 📥 PDF

作者: Pablo Ramón, Cristian Romero, Javier Tapia, Miguel A. Otaduy

分类: cs.GR

发布日期: 2023-10-27

备注: Project website: https://gitlab.com/PabloRamonPrieto/flsh

期刊: Proceedings of 3DBODY.TECH 2023 - 14th International Conference and Exhibition on 3D Body Scanning and Processing Technologies, Lugano, Switzerland, October 2023

DOI: 10.15221/23.20

💡 一句话要点

提出FLSH库以简化人类动态模拟问题

🎯 匹配领域: 支柱六：视频提取与匹配 (Video Extraction) 支柱七：动作重定向 (Motion Retargeting) 支柱八：物理动画 (Physics-based Animation)

关键词: 动态模拟 人类模型 计算机动画 物理模拟 虚拟现实

📋 核心要点

  1. 现有的人类模型在动态模拟方面存在不足，难以有效处理与外部交互的复杂性。
  2. FLSH库提供了三种不同的身体物理模拟方式，简化了动态人类模型的集成过程。
  3. FLSH通过使用SMPL模型，支持多种复杂度的动态模拟，提升了应用开发的灵活性和效率。

📝 摘要（中文）

人类计算模型在计算机动画和计算机视觉中广泛应用。然而，这些模型通常未能有效表示人类运动的动态特性，因为这需要解决复杂的物理交互问题。FLSH是一个库，旨在帮助那些不想深入物理模拟细节的研究人员和开发者，轻松地将动态人类模型集成到他们的应用中。FLSH提供了三种不同特性的身体物理模拟方式，包括骨骼动态、全软组织动态和软组织动态的降阶建模，所有模型均基于伪标准SMPL参数化身体模型构建。

🔬 方法详解

问题定义：论文旨在解决现有计算机动画和计算机视觉中人类动态模拟的复杂性问题。现有方法往往未能有效处理人类运动的物理交互，导致模拟效果不佳。

核心思路：FLSH库的核心思路是提供易于使用的接口，允许研究人员和开发者在不深入物理细节的情况下，快速集成动态人类模型。通过提供多种模拟方式，FLSH满足不同应用需求。

技术框架：FLSH库的整体架构包括三个主要模块：骨骼动态模拟、全软组织动态模拟和软组织动态的降阶建模。每个模块都基于SMPL模型构建，确保了模型的一致性和可扩展性。

关键创新：FLSH的主要创新在于其提供的三种不同复杂度的身体物理模拟方式，使得动态人类模型的集成变得更加灵活和高效。这种设计与传统方法相比，显著降低了开发门槛。

关键设计：FLSH库的设计中，关键参数包括模拟的精度和计算复杂度。每种模拟方式都有其特定的损失函数和优化策略，以确保在不同应用场景下的最佳性能。

🖼️ 关键图片

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📊 实验亮点

FLSH库在多个实验中表现出色，能够在不同复杂度的模拟中保持高效的计算性能。与传统方法相比，FLSH在动态模拟的准确性和计算效率上均有显著提升，具体性能数据尚未公开。

🎯 应用场景

FLSH库的潜在应用场景包括游戏开发、虚拟现实、动画制作以及人机交互等领域。通过简化动态人类模型的集成过程，FLSH能够加速相关应用的开发，提高用户体验，并推动相关技术的进步。

📄 摘要（原文）

Computer models of humans are ubiquitous throughout computer animation and computer vision. However, these models rarely represent the dynamics of human motion, as this requires adding a complex layer that solves body motion in response to external interactions and according to the laws of physics. FLSH is a library that facilitates this task for researchers and developers who are not interested in the nuisances of physics simulation, but want to easily integrate dynamic humans in their applications. FLSH provides easy access to three flavors of body physics, with different features and computational complexity: skeletal dynamics, full soft-tissue dynamics, and reduced-order modeling of soft-tissue dynamics. In all three cases, the simulation models are built on top of the pseudo-standard SMPL parametric body model.