虚拟人运动中受扰的平衡保持算法

为了更加真实且实时地模拟运动中虚拟人恢复平衡的反应动作,提出一种针对受到外界作用力扰动的虚拟人平衡保持算法.首先通过虚拟人质心位移和速度来判断平衡性;然后借助生物力学的研究成果设计了具有人体特性的虚拟人运动受扰后的平衡保持方法,并用动力学进行模拟,驱动虚拟人完成平衡恢复.实验结果表明:该算法计算效率高,符合人体的生物力学特性,并且具有良好的交互性与较好的视觉效果,适用于虚拟人动画合成.     

虚拟人在队列训练模拟器中的应用

随着仿真和虚拟现实技术的发展,虚拟人技术由理论研究逐渐走向实际应用,在医学、军事、航天、体育、艺术等领域发挥越来越重要的作用.然而,由于人体外形和运动的复杂性,对人类自身完美地模拟还十分困难.以队列训练模拟器为背景,重点研究了系统中虚拟人的几何和运动控制建模.根据军事队列训练的目标和要求,采用分层虚拟人表示方法,建立了具有树形结构的人体几何模型;应用基于视频的运动捕捉技术和运动学方法,控制虚拟人的行为动作;以齐步走为例,给出了仿真结果.仿真和实验结果表明,所建立的人体几何模型逼真可信,基于视频的运动捕捉和运动学结合的运动控制方法有效、逼真地对虚拟人进行了控制.     

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。     

基于条件选择四元数球线性插值方程的关键帧插值算法

随着互联网和虚拟现实技术的不断发展,网络立体化趋势越来越明显,迫切需求在这些方面的研究有更大的进展,因此三维互联网应运而生。而三维互联网虚拟人运动实时控制成为了人们日益关注的焦点问题,本文通过提出基于条件选择四元数球线性插值方程的关键帧插值算法,实现了高效生成中间帧,获得连贯、逼真动画的虚拟人运动效果;并通过应用JNI结合Java与OpenGL的新方法,对虚拟人在三维网络运动进行实时控制。     

基于运动捕捉数据的虚拟人建模及运动仿真

虚拟人运动具有深远的理论价值及广阔的应用前景.但是因为运动形式多样导致动特性复杂,计算难度大,现有的虚拟人运动仿真系统很难同时保证仿真的实时性和真实性.根据快速发展的运动捕捉技术,为解决上述问题,采用一个虚拟人运动仿真系统.首先建立既计算简单又显示逼真的虚拟人模型,可根据运动捕捉数据对虚拟人模型进行仿真.实验结果表明,方法可以在保证时间复杂度的基础上逼真地运用运动捕捉数据驱动虚拟的运动.经实验证明,虚拟人运动仿真方法,可以应用于智能人机交互领域中.     

三维跑步场景与多角色虚拟人的融合设计

本文综合利用虚拟现实技术、传感器技术、电机控制技术和虚拟人技术,建立和实现了以传统跑步机为基础的多媒体健身平台。首先介绍了大规模三维场景模型生成的方法,以及以OSG开源场景图形程序为接口实现三维场景渲染的技术,然后设计并实现了多角色虚拟人的运动算法,最终达到用户、虚拟场景及虚拟人之间的动态交融,使得用户可以沉浸于场景之中。     

一种实时虚拟人反应式动画生成算法

使用运动捕获数据驱动与动力学模拟相结合的控制方法,可以产生既真实又能对外界施加的作用力作出反应的人体运动.为减少以前方法中反应式运动数据搜索的时间开销并去除动画师需要的手工调节工作,采用并行计算,并引入人工神经网络的方法,根据虚拟人主要关节的位姿对反应运动类型进行预测,得到需搜索的反应运动子类型库.另外,对搜索匹配的算法进行改善以提高搜索效率.实验结果表明:系统中的虚拟人的运动能在两种控制方式之间灵活切换,并能实时响应外界的交互作用.     

虚拟人技术研究综述

主要从虚拟人的几何表达、运动生成及控制这两个方面对虚拟人技术的研究进展作了一个比较全面的综述.针对目前已有方法存在的缺陷,提出了一种基于多刚体系统理论的虚拟人建模方法的思路与框架.     

虚拟人面部行为的合成

虚拟人是虚拟现实环境中很重要的一部分，对于虚拟人行为的研究除了应从宏观上考虑虚拟人的群体行为属性之外，以个体行为属性的研究也非常重要。个体行为包括自然行为和意识行为。自然行为主要是和脸部、头部以及四肢运动有关的行为。而意识行为则包括与语言和心理活动相关联的表情、发声以及对应的唇动手势动作等。本文旨在研究与意识行为有关的虚拟人面部图像合成技术，讨论了标准人脸图像的参数合成方法，给出了特定人脸图像与标     

虚拟人行为控制技术在分布式虚拟环境中的实现

在分布式虚拟环境中加入虚拟人的运动时，一方面要考虑行为建模与姿势控制技术的实现，以生成理想的行为动画，另一方面关节，体模型的复杂性导致运动参数在网络上传输的负载增大。如果采用不同层次的参数来描述虚拟人姿势，则可以实现一些高层的行为控制方式，并将参数关键帧技术和逆向运动学技术等各种动画技术有机结合，同时给网络传输参数的选择提供不同的解决方案，文章对采用不同方案带来的网络负载和计算负载进行了定性比较和分析。     

自动匹配虚拟人模型与运动数据

使用运动数据驱动虚拟人模型运动是人体运动仿真的常用方法.通常,运动数据本身定义了适合该运动数据的骨架结构,这要求被其驱动的虚拟人模型也必须有相匹配的骨架定义.提出了一种推迟到运动数据导入时再为模型生成骨架结构的基于语义分析的懒匹配算法(lazy match based on semantic analysis,简称LMSA),该算法先用一组平行平面切分人体模型以生成备选关节点集,并在导入运动数据后对备选关节点集和运动数据的骨架结构进行语义分析,匹配具有相同语义的备选关节点和骨架结构的各关节,使已有的虚拟人几何模型能够直接应用于具有不同骨架结构的人体运动数据.     

一种基于国标人体测量学数据的虚拟人建模方法

针对目前利用国标人体测量学数据构建的虚拟人模型,只有单一的骨骼层或皮肤层,不便于同时对虚拟人进行实时运动控制和皮肤动态变形研究的问题,提出一种利用GB 10000-88的19个人体测量学特征数据、用3ds max构造出虚拟人的皮肤网格、层级建模方法构建出虚拟人的骨骼关节运动模型与四元数球面混合插值技术相结合的虚拟人建模方法。实验结果表明,该方法构建的虚拟人双层模型有利于对准确的国标人体测量学数据的虚拟人角色进行建模、皮肤逼真变形、实时运动仿真和人机工效学分析。     

基于骨骼蒙皮动画的虚拟人手势合成技术的研究

虚拟人手势合成技术在聋哑人的很多领域都有广泛应用。本文研究了虚拟人运动控制的方法以及骨骼蒙皮动画的原理。利用3dsmax、poser等建模软件对虚拟人模型进行创建,在XNA游戏引擎中,实现了对虚拟人手势等的控制。该种运动控制方式不受动作片段的影响,可以广泛应用于虚拟人运动控制中。     

虚拟人实时运动控制的研究

为在虚拟环境中再现逼真的人体运动,对虚拟人的实时运动控制进行了研究。简单阐述了对虚拟人体的几何建模和运动建模。在传统人体动画控制技术的基础上,提出了虚拟人行为的高、低两层控制策略,实现了虚拟人行为的智能化－－在低层运动控制部分,通过关键帧,正向、逆向运动学和简单动力学适当结合的多重控制技术对人体的关节直接控制,实现了周期地步行、跑步等移动动作;在高层运动控制中,研究了避免碰撞障碍物的路径规划和接近     

一种虚拟人运动生成和控制方法

利用运动捕获数据,通过学习获得虚拟人运动的统计模型,从而创建真实、可控的虚拟人运动.提出了一种方法:通过对原始运动数据聚类,提取出局部动态运动特征--动态纹理,并用线性动态系统描述,有选择地注释有明确含义的线性动态系统,构建注释动态纹理图.利用这一统计模型,可生成真实感强、可控的虚拟人运动.结果表明,这种方法在交互环境中能够生成流畅、自然的人体运动.     

基于骨骼的三维虚拟人运动合成方法研究

针对虚拟人运动合成中建立的人体模型存在复杂化、合成的虚拟人运动序列逼真度差的问题,提出了一种基于骨骼的虚拟人运动合成方法。在分析人体结构的基础上,通过三维图形软件获取人体骨骼数据,构建虚拟人体的骨骼模型。另外,将关键帧四元数球面插值算法与时间和空间变形方法相结合,生成多样化的虚拟人运动序列。实验结果验证了该方法的有效性。     

一种虚拟人追逐过程中的情绪博弈模型

追逐行为在人类社会生活中十分常见,模拟追逐过程中的情绪变化,有助于揭示情绪和运动的关系.在借鉴博弈论的基础上,研究了虚拟人围绕障碍物追逐的情绪博弈模型,依据追逐的剧情,拟定了虚拟人的情绪强度公式,定量描述了虚拟人的速度和体力的变化,提出了追逐过程中虚拟人情绪博弈策略.采用OpenSceneGraph图形库实现了虚拟人追逐动画,实验结果表明,该模型能很好地模拟追逐中虚拟人情绪的变化规律.     

虚拟人运动建模中的逆向运动学方法研究

针对当前虚拟人运动建模中缺少环境约束这一问题,文中提出了一种基于环境约束的逆向运动学求解方法。主要研究了在环境约束下,如何运用逆向运动学方法使人体的步行运动更加真实直观。首先提出了人体的层次结构模型和关节模型,其次对CCD算法的实现方法进行分析,最后结合CCD算法提出一种在环境约束下调整人体步行运动的方法。解决了运动捕捉方法中动作单一的问题,使虚拟人能够根据环境信息调整现有的动作,最终能够使虚拟人在平坦地面的运动和上下台阶运动都更加灵活真实。     

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.     

面向艺术与设计虚拟人技术比较研究

在面向艺术与设计虚拟人技术领域,建模、皮肤变形、运动控制是其基本问题。首先介绍了基于经验知识、人体解剖学以及基于物理模拟的虚拟人研究方法,然后介绍了基于样本插值的虚拟人研究方法。最后对两种方法进行了比较研究,并展望了未来的发展方向。