随着CG(Computer Graphics)产业飞速发展，三维动画已成为重要的多媒体类型。作为三维动画的重要组成部分，角色动画在影视制作，电脑游戏中占据了重要的地位。运动捕捉技术的应用，为角色动画注入了新的活力。目前，在国内，对运动捕捉及其相关技术的研究尚处于起步阶段。本文针对角色动画中运动捕捉数据的编辑与合成进行研究，分别对三维人体几何建模、人体模型运动控制、运动捕获数据关键帧提取进行了研究。　　 分析了各种运动数据处理与合成方法的应用范围和优缺点，并总结了运动数据处理与合成技术的研究现状及其发展趋势。　　 研究了虚拟三维几何人体建模，建立了人体骨骼模型和人体关节树，研究了利用VRML建模语言建立一种包括骨骼层、肌肉层和体表层在内的人体分层表示模型。该模型综合了多种建模方法的优点，在不增加模型应用和求解难度的基础上，满足了不同层次的逼真性要求。　　 提出了一种基于约束的逆向运动学方法来控制虚拟人体模型的方法。在逆向运动学的基础上，研究了各种约束对不同结构的虚拟人体模型进行运动控制，同时满足了时空约束以及人体生理约束。　　 研究了利用四元数表示两个关节旋转之间差异的有效方法。将人体各关节上总的旋转变化作为帧间距，利用曲线分裂算法完成了运动捕捉数据关键帧的提取。研究了欧拉角和四元数之间的转换问题，并通过向量的线性插值和四元数的球面线性插值重建了原始动画。实验证明，所提取出的关键帧逼真程度高，在视觉上对原始动画具有很好的概括力。　　 实验结果证明，文中提出的方案先进可行，得到了理想的三维动画重建效果。