基于四元数插值的虚拟人运动建模及实现

针对关键帧动画中,欧拉角描述旋转运动时自由度的丢失,提出了四元数插值方法来模拟人体运动. 首先根据人体结构建立虚拟人骨架模型,其次模拟人体运动建立虚拟人运动模型,然后基于XML表示法建立关键帧数据模型来存储关键帧信息,最后采用四元数方法对给定的关键帧进行插值生成中间帧,并基于OpenGL实现可视化编程. 实验结果表明,该方法能对虚拟人的运动过程进行平滑地插值,该算法框架具有通用性,通过修改关键帧信息可以很好地模拟人体的不同运动.     

基于混合多项式插值的工业机器人关节运动规划

对于工业机器人速度约束的点到点关节运动规划,三次多项式规划存在角加速度不连续的问题,五次多项式规划方法需要预先设定目标点的角加速度值,容易引起角速度较大波动,3-5-…-5-3混合多项式规划因为五次多项式的存在,同样容易引起角速度较大波动。针对这些问题,提出一种三次多项式与四次多项式混合规划方法,第一段运动规划采用三次多项式插值,其余规划都采用四次多项式插值,在指定中间目标点角速度的同时,确保角加速度的连续性,且无需预先设定角加速度的值,避免角加速度预设定值不合理引起的角速度较大波动。并且为了避免运动规划中出现角速度峰值过大,提出了运动时间的计算方法,并设定2个目标点处较大速度为最大值,使得规划的角速度波动较小。通过算例验证了所提方法的合理性和有效性,与其他2种规划方法进行比较,有效解决了速度约束的点到点关节运动规划存在的问题,有利于提升工业机器人的工作性能和使用寿命。     

基于先验的动作视频关键帧提取

针对运动视频关键帧提取结果运动表达能力差的问题,以健美操运动视频关键帧提取为例,将先验语义引入到视频片段分割和关键帧提取特征提取等过程中,提出基于先验的运动视频关键帧提取算法。该算法采用韵律特征和动作节拍连续性等先验知识,将健美操动作视频分解成不同长度的动作视频片段,并利用Hog人体分类器从每一帧图像中识别出人体边界框;通过人体模板将人体边界框分割为16个运动块,并采用光流法计算每个运动块的基本运动方向;通过比较运动块基本运动方向的差异实现了动作视频关键帧提取。实验证明,该方法在保证关键帧视频压缩的情况下,具有更好地动作概括力。     

建筑形变动画研究

提出一种基于模型主要特征、变形动作路径以及关键帧的三维建筑变形方法.该方法根据变形目标划分刚体变形源为多个变形模块,对应拆分变形源的模型,使各模块与变形目标骨骼绑定,然后指定对应模块与骨骼的动作路径,设定关键帧,实现静态的图书馆模型变成动态的变形金刚角色过程.最后运用Vray和Adobe Premiere软件进行后期处理,生成一段图书馆变成变形金刚的动画视频.     

三维动画人体运动控制方法综述

分析人体运动信息获取相关技术的最新发展，探讨运动学，动力学，运动捕获技术和计算机视觉技术在人体运动信息获取方面的应用及人体模型的动画控制，即把获取的人体运动信息提供给计算机动画程序，对人体模型进行控制，使其完成各种复杂的仿真动作，对各种方法的优缺点进行了比较。     

柔性并联机器人系统的运动规划

针对500m口径大射电望远镜馈源支撑并联机器人存在悬索速度突变,导致舱体动态响应影响定位精度的问题,提出了柔性并联机器人系统的运动规划方法．为实现索长与索速度的同时控制,采用机器人关节规划理论的启发式策略生成离散点处的悬索速度;为保证离散点之间索速度与索加速度的连续性,提出了一种三次-四次多项式混合插值规划方法．研究结果表明,该运动规划方法生成的索长和索速度数据变化平滑,插值精度满足大射电望远镜的要求,可以解决因索速度突变造成的舱体动态响应和定位精度问题．     

移动机器人运动规划的粒子群优化算法

针对移动机器人非完整运动规划问题,采用多项式插值技术实现控制参数化,将无穷维非完整运动规划问题转化为有限维参数优化问题.考虑系统的能量消耗和末端约束,构造了优化的目标函数.提出了一种求解移动机器人非完整运动规划的粒子群优化算法.仿真结果验证了移动机器人运动规划的粒子群优化算法的有效性.     

基于骨骼线的三维网格编辑

为了保留局部细节和快速地进行形变,提出了1种新的基于骨骼线的三维网格编辑方法.在确定感兴趣区域及参考点后,通过参考点和屏幕平面建立骨骼线,将感兴趣区域上的顶点映射到骨骼线上.为了使由形变而带来的失真均匀分布及保留局部细节,对骨骼线上的点用线性旋转不变的坐标表示方法进行表示,以指定的目标点为约束,在最小二乘意义下对骨骼线进行重建,得到形变后比较光滑的骨骼线;再将骨骼线上的映射点逆映射到感兴趣区域上,得到形变后的网格模型.还可以基于骨骼线对感兴趣区域进行缩放、扭转编辑.实验结果验证了本方法能实时交互、并保留细节.对骨骼点和目标点进行插值得到新的目标点再进行形变,可以得到动画效果.     

剑杆织机新型引纬运动学曲线的构造及应用

提出了一种剑杆织机引纬运动加速度曲线方程,它采用三次埃尔米特插值多项式为过渡段。加速度曲线光滑连接,为对称的修正梯形加速度运动规律。由加速度曲线方程及其边界条件推导了速度、位移和跃度方程。实例计算表明,该新型引纬运动学曲线能很好地满足剑杆织机的织造要求,降低了机构的加工难度。     

浅析机器人轨迹规划中关节空间轨迹的插值方法

介绍了机器人操作臂轨迹规划的概念及在关节空间进行轨迹规划的方法，重点讨论了关节轨迹的3种插值方法；三次多项式插值，过路径点的三次多项式插值和高阶多项式插值。     

Key Pose Frame Extraction Method of Human Motion Based on 3D Framework and X-Means

The key pose frames of a human motion pose sequence, play an important role in the compression, retrieval and semantic analysis of continuous human motion. The current available clustering methods in literatures are difficult to determine the number of key pose frames automatically, and may destroy the postures'' temporal relationships while extracting key frames. To deal with this problem, this paper proposes a new key pose frames extraction method on the basis of 3D space distances of joint points and the improved X-means clustering algorithm. According to the proposed extraction method, the final key pose frame sequence could be obtained by describing the posture of human body with space distance of particular joint points and then the time-constraint X-mean algorithm is applied to cluster and filtrate the posture sequence. The experimental results show that the proposed method can automatically determine the number of key frames and save the temporal characteristics of motion frames according to the motion pose sequence.     

H264整帧丢失下的错误隐藏机制

针对网络传输中整帧丢失的情况,提出了一组基于编解码端联合控制的错误隐藏机制.在解码端,通过运动连续性假设,从前一帧恢复出相应的像素值,针对剩余的无效像素点,将整帧以4×4块进行划分并且分类,使用块预测匹配以及帧内插值,恢复它们的像素值.在编码端,采用长期参考帧和短期参考帧相结合的方法,通过信道的反馈信息,对参考帧进行调整,抑制错误的扩散.实验证明,该方法不论在主观视觉还是客观峰值信噪比（PSNR）上都取得了很好的效果,而且有效地抑制了错误的扩散;同时计算复杂度不高,能很好地满足实时性要求.     

基于无线惯性传感器的人体动作捕获方法

为解决光学式动作捕捉设备成本高昂和操作复杂的问题,提出一种通过佩戴在用户身体上的无线惯性传感器进行人体动作数据捕获的方法.在用户身体的各个运动部位绑定多个由加速度和磁通传感器构成的无线惯性传感器单元,传感器通过无线信号发送运动传感数据到计算机端,应用优化算法计算惯性传感单元的三维朝向信息,最后将四元数与动画角色的骨骼绑定后生成人体动作数据.为了解决运动过程中的行走导致的骨架根节点移动问题,利用地形参数反向计算和调整角色骨架根节点位置,使生成的动作符合地形和环境要求,达到真实自然的运动效果.实验结果表明,使用无线惯性传感器进行人体动作捕获得到的动作数据准确度高,朝向计算方法运行速度快,能够满足实时性应用的要求,同时显著降低动作捕获的成本和使用复杂度.     

Key Frame Extraction of Surveillance Video Based on Fractional Fourier Transform

With the vigorous development of national infrastructure construction and public information construction, video surveillance systems have gradually penetrated various fields. The current key frame extraction technology has inadequate target details and inaccurate judgment of local actions. Addressing this problem, a key frame extraction method based on fractional Fourier transform is proposed. This method obtained the phase spectra information of different orders by performing fractional Fourier transform on the surveillance video frames. Next, the method designed an adaptive algorithm based on the golden section point to select the transformation order.Then, the phase spectrum information of two adjacent frames was used to characterize the changes in the global and local motion states of the target. The final step was to extract key frames based on this. Experimental results show that, compared with the previous methods, the key frames extracted by the method proposed in this paper can correctly capture the changes in the global and local motion states of the target.     

基于小波变换的数据运动捕获在虚拟人运动建模中的应用

对运动数据进行编辑处理，是生成新的复杂动画和提高运动数据重用性的关键技术。本文提出了一种将小波变换引入运动编辑的方法，对信号进行多分辨率分析，实现了多种算法，从而可以较好地保持运动的真实性。     

基于像素域的Wyner-Ziv视频编码算法

在分布式视频编码有损编码理论的基础上,提出了一种基于像素域的分布式视频编码方法。在该方法中,输入的视频帧被分为Key帧和Wyner-Ziv帧两类,其中Key帧使用传统的帧内编码方式进行编码,而Key帧之间的Wyner-Ziv帧使用基于像素域的编码方法。在解码端,通过对相邻的Key帧进行运动补偿插值,得到Wyner-Ziv帧的辅助信息,再结合编码比特流的解码信息获得重构Wyner-Ziv帧。实验结果表明:基于像素域的Wyner-Ziv分布式视频编码算法具有优于H.264全I帧编码的性能。     

六自由度运动平台汽车驾驶模拟器临场感研究与开发

搭建了汽车驾驶模拟器运动平台,采用先进的视景仿真软件OpenGVS SDK和MultiGen Creator,并结合面向对象技术设计与开发了汽车驾驶模拟器大规模真实感视景系统,动画频率能达到60帧/s.采用六自由度运动平台为驾驶学员提供了在坡路、颠簸路面等以及车辆加减速、转向、侧滑时的运动临场感.测试结果表明,所建立的汽车驾驶模拟器系统能够满足汽车驾驶培训的要求,并且具有良好的真实沉浸感.