基于流演算的智能虚拟人模型研究与实现*

在研究流演算理论及其实现语言FLUX的基础上,将流演算与虚拟现实技术中的虚拟人相结合,提出了一个基于目标驱动的、有自主行动能力的虚拟人模型。设计了动作检测模块,同时使用了动作队列,根据动作检测的结果来决定是否执行下一个动作,使虚拟人可以针对动态变化的虚拟环境进行有效的行动规划。利用此模型可以快速构建出一个在不完全可知的虚拟环境中通过感知到的有限信息进行实时的、自主行动推理的智能虚拟人。最后,实现了办公室场景中智能虚拟人行动推理系统。     

基于DI-Guy的人体视景仿真研究与应用

本文分析了目前几种典型的虚拟人系统,着重研究了基于DI-Guy的人体视景仿真技术,讨论了虚拟人的开发环境,分析了两种虚拟人生成方法（ACF配置实现及API编程实现）,论述了虚拟人实时运动中的若干问题;着重介绍了虚拟人自定义动作实时驱动方法,克服了用动作库中成型动作驱动的缺点,提高了人体视景仿真的真实性;给出了仓库调
调度仿真系统应用范例。结果表明,包含多个人体实体的虚拟场景在HP6200上的运行帧频大于28帧／秒,而且人体动静态效果逼真,满足一般工程应用需求。     

虚拟人行走的动作融合

研究在行走时虚拟人动作与虚拟地形之间的交互性。通过碰撞检测来确定人体在地面之上的正确位置。利用动作融合的方法,即将几个典型动作按合适的权重结合产生新的动作数据,实时地驱动虚拟人并使之对环境变化的反应满足视觉上的逼真性。融合过程中各原始动作的权重取决于沿着和垂直于人体运动方向的2个地面坡度,同时也通过对地形的几何分析来实现虚拟人对其周边地形的感知。     

DI-Guy中人体动作生成方法研究

针对实时人物动作角色软件DI-Guy在运动编辑及新动作生成方面的局限,提出了结合3D人体动画软件及标准动.作捕捉数据文件在Vega环境中基于DI-Guy平台进行虚拟人动作生成的开发思路,给出了人体动作建模软件Poser中动作数据文件生成的详细开发过程,分析了Vega环境下动作捕捉数据文件的应用方法.依据上述开发思路进行了DI-Guy下用户定制动作的添加生成,所添加、定制的动作逼真、形象,而且系统运行速度不受影响,同时系统也可直接调用DI-Guy原有高层动作函数,大大方便了应用系统的开发.实验结果表明开发模式对于扩展DI-Guy的应用范围及提高虚拟人应用系统的开发效率具有重要的实用价值.     

Web3D智能虚拟人设计

针对智能交互系统的需求,设计一种基于3DMax、MS3D和Java的Web智能虚拟人系统．虚拟人能够根据用户的要求,智能化地做出各种反应,按照一定的策略提供信息给用户．并辅以形象的动作。该系统运算量小适用网络环境,并具有良好的交互性。     

基于虚拟人的导弹维修演示训练系统设计

针对导弹实装维修训练所面临的难题,基于微机平台,提出了结合虚拟现实技术和虚拟人技术进行导弹维修演示训练系统开发,给出了系统的框架体系结构,详细介绍了系统的主要功能模块,基于DI_Guy软件,结合动画软件基于动作数据读取方式实现了虚拟人的复杂动作生成与控制.系统直观、形象,对于维修训练系统开发具有重要的参考价值.     

虚拟手抓握动作的Petri网模型及其仿真实现

虚拟手的运动建模是三维人机交互研究中的一个关键问题.虚拟人在执行维修作业的过程中,不可避免地需要徒手抓握操作对象或维修工具.为此,该文提出了一种基于位置/变迁Petri网的虚拟人手抓握动作模型.该方法以关节化虚拟手的几何建模和关节约束分析为基础,描述了抓握动作的Petri网模型,通过仿真循环叠代和关节插值计算,实现关节链上各个关节的运动控制,并基于面向对象的技术设计实现了典型抓握动作.最后,基于人体建模与仿真软件Jack,设计并实现了一个虚拟手抓握动作的Petri网,仿真和实验结果表明所述方法简便易行,能够满足虚拟维修作业的要求.     

人机设计中的虚拟人仿真技术研究

虚拟人是产品人机设计中的有效辅助手段,是计算机辅助人机设计的基础。本文分析了虚拟人研究现状,提出了基于H-anim标准的虚拟人仿真。根据H-anim定义的关节骨架模型,实现了人体的几何建模和关节动画仿真,利用STEP语言,在语义层次实现对虚拟人的交互控制。最后介绍了利用虚拟人的计算机辅助人机设计系统。     

基于Java 3D的虚拟人仿真方法

提出一种将3DS MAX、MS3D与Java 3D编程技术相结合的虚拟人仿真方法,可使虚拟人达到相对逼真且交互性强的效果。该方法首先采用3DS MAX角色动画技术进行人体静态建模和动作建模;然后通过将底层基本动作片段转化为MS3D格式,供Java 3D的骨骼动画模型接口调用;最后利用Java 3D编程来控制虚拟人的高层行为活动。该方法有利于角色建模、运动仿真和行为控制等设计工作的分工协作,适合于网络环境下多角色、复杂动作的虚拟人仿真。     

工效虚拟人研究的最新进展

产品的人机工程设计是考虑到其未来操作者的生理、心理因素,应用工效学的理论与方法去解决如何方便使用、降低操作失误问题,以达到人与机器完美地结合.因此,工效虚拟人是产品人机交互设计与评价仿真中必不町少的技术手段.首先对其目前有关工效虚拟人的建模、运动控制、面部行为合成以及疲劳表达等方面的研究内容进行详细地分析.在此基础上,针对应用需求,论述了工效虚拟人的疲劳判定、动作规划等未来研究方向,最后,认为研究疲劳状态的判定经验方程,可作为工效虚拟人疲劳状态的判据.结合面部特征点的运动规律,实现面部疲劳表情显示.     

人机任务仿真中虚拟人行为建模及仿真实现

提出一种采用高级智能对象(ASO)的建模方法,实现虚拟人的行为建模。首先, 引入 ASO 的概念,对交互特征中的交互元素、交互部位及对象动作进行定义,并对交互动作进 行分类;其次,提出了对象驱动方法,解决由虚拟对象作为主动体动作而导致的虚拟人作为被 动体的运动计算问题,实现对象以交互特征为主的建模;最后,根据人机任务需要对虚拟人的 基本行为动作进行分析,选择常用的 4 种基本动作,对其进行定义并进行动作组合,给出以交 互元素为主的位姿、手型的计算方法,实现了行为建模并进行仿真实现,解决了任务仿真中的 交互量大问题,使仿真结果具有重用性。并以飞机装配的手工铆接仿真为例对方法进行验证。     

基于虚拟人的模拟操作训练研究

为了模拟虚拟战场环境中人的行为,结合某型武器虚拟阵地操作环境中引入DI-Guy虚拟人的开发实践,首先讨论了DI-Guy虚拟人的开发环境,然后分析了DI-Guy虚拟人的生成方法（ADF文件生成法以及API编程实现方法）,并且论述了DI-Guy虚拟人实时运动中的若干问题,最后结合军事仿真训练开发的实际情况,对DI-Guy虚拟人的视景开发提出了一些必要的结论与设想。     

An improved approach to the inverse dynamic analysis of parallel manipulators by a given virtual screw

This paper provides an improved approach to the inverse dynamic analysis of parallel manipulators (PMs) based on the screw theory and Jourdain’s principle of virtual power. First, velocity and acceleration mappings from the Cartesian coordinate system to the screw system are established. Next, by introducing a novel concept of virtual screw that is formulated by a combination of virtual angular velocity and virtual linear velocity, four theorems are defined and proven to build the dynamic equations of PMs. Owing to the existing expression of acceleration screws and the introduced virtual screw, the proposed approach not only has the advantages of intuitive physical concepts and universal form but also avoids the difficult derivatives of time and the determination of generalized velocities, which is employed by conventional methods and is determined difficultly for some hybrid PMs. Finally, taking a 1PU?+?3UPS PM as an instance, the inverse dynamic analysis and numerical examples are presented to demonstrate the feasibility of the proposed approach.     

基于Internet的多用户共享虚拟环境框架的研究

多用户共享虚拟环境是指网络化的协同虚拟现实系统，在该环境中多个用户之间通过各自的三维图形表示实现在虚拟环境中的多人感知，用户之间的交互以及对虚拟对象的协同操纵，在综合分析现有系统以及Internet的开放性标准化需求基础上，提出了一种基于Internet的多用户共享虚拟环境解决方案，即多用户共享虚拟环境框架（multi-user shared virtual envitonment framework,MSVEF)，该框架描述了多用户虚拟环境的体系结构，定义了基于XML的相关交互协议，通过在原型系统中的初步应用，证明该框架可以支持不同网络平台的用户在同一个虚拟场景中的再现与交互。     

Cross‐platform management of intelligent objects behaviors in serious virtual environments

In this paper, we present a generic interaction framework that controls intelligent objects' actions in different virtual world (VW) platforms. These actions are based on the state of external platform‐independent artificial intelligence‐based systems such as multi‐agent and rule‐based systems. We have evaluated the proposed framework by means of two intelligent objects, a door and a noticeboard, incorporating them in Second Life and OpenWonderland VWs. These objects allow to work along three advanced aspects of a serious virtual environment: it is a dynamic space where participants are synchronously informed about activities evolution inside the virtual space, it can integrate processes and information coming from the real world, and it needs norms to organize participants actions, to define actions consequences, and to prevent undesired participants behaviors. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于VRML的中国手语三维显示

手语合成的目的是由计算机自动生成文本句子对应的手语，是智能人机接口研究的一个极具挑战性的课题。手语显示是手语合成过程中非常关键的一步，其任务是在文本句子转换为手语码后，将手语码逼真地显示成虚拟人手语运动。介绍了研究中国手语合成时提出的一种基于VRML的三维虚拟人姿态显示方法和连续中国聋人手语显示方法。该方法不仅可以显示逼真的虚拟人合成手语，而且具有很好的通用性，为网络环境中实现不同人体模型的手语表达与传输打下了基础。     

Nonverbal communication interface for collaborative virtual environments

Nonverbal communication is an important aspect of real-life face-to-face interaction and one of the most efficient ways to convey emotions, therefore users should be provided the means to replicate it in the virtual world. Because articulated embodiments are well suited to provide body communication in virtual environments, this paper first reviews some of the advantages and disadvantages of complex embodiments. After a brief introduction to nonverbal communication theories, we present our solution, taking into account the practical limitations of input devices and social science aspects. We introduce our sample of actions and implementation using our VLNET (Virtual Life Network) networked virtual environment and discuss the results of an informal evaluation experiment.