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.     

基于OPENGL的人体姿态数据仿真

依据人体的关节连接体层次结构,将各肢体抽象为简单的刚性几何实体,构建了人体骨骼模型,通过定义人体坐标和肢体局部坐标及其相互间的变换,描述了人体骨骼模型中各关节之间的相对位置和姿态的变化.详细论述了应用D-H方法分析人体上肢运动模型的方法,最后利用VC++构建了基于OpenGL技术的虚拟人体运动程序.该应用程序可以在虚拟环境中载入、驱动并显示一个三维虚拟人.它能够灵活的利用采集得到人体运动数据驱动虚拟人,可以应用于医学仿真、智能人机交互等领域.     

X3D虚拟人体设计

利用虚拟现实技术创建一个逼真虚拟人,利用虚拟人开发设计一个虚拟家庭环境,包括家居、人物、家用电器、电脑等,可以根据用户的需要,在虚拟空间布置家具位置的摆放,对室内进行装饰和装修达到满意的效果。也可以在虚拟现实空间的其他场所开发设计虚拟人,如在游戏设计中利用虚拟人进行人类活动及游戏。使浏览者体验虚拟空间与现实空间的不同心灵感受。     

个性化虚拟人体模型骨架生成方法

采用基于自动化骨架匹配和可视化骨架编辑的方法，可以方便地完成个性化的骨架建模．首先定义一个标准的虚拟人骨架模板，通过骨架模板与人的几何模型的自动匹配，得到初始的骨架模型；然后利用可视化的骨架编辑工具，就可以很容易地生成个性化的虚拟人骨架．实验表明：该方法可以快速、简单地生成精确的个性化的骨架模型，方便虚拟人运动显示。     

适用于运动捕捉的虚拟人驱动显示的研究

本文在分析了各种虚拟人模型的基础上,提出一种与被测试者匹配的八面体模型并对其进行驱动显示,详细说明了该模型的计算方法及驱动过程并给出了实现结果.最终结果表明,该模型及驱动方法具有很高的实时性,避免因被测试者与虚拟人规格不一致而导致的虚拟人运动异常问题,是一种实用的虚拟人驱动显示方法.     

意外受扰虚拟人行为动画关键技术研究

以突发事件下意外受扰的虚拟人为研究对象,结合心理学、生物力学、机器人学、人类行为学等相关领域对人体受扰时反应行为研究的最新进展,提出了一种虚拟人运动中受扰的平衡保持与恢复的动画合成技术,该技术能快速检测虚拟人在运动中的平衡状态,并在虚拟人有摔倒倾向时驱动虚拟人采取自主的保护动作以减少倒地对身体造成的伤害;实验结果表明,在意外情况下虚拟人对不同的外界作用力做出了较为真实的反应。     

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。     

基于VRML虚拟人的维文手语库的构建

维吾尔语的手语合成有助于改善维吾尔族聋哑人与听力正常人进行自然交流,也可以应用于计算机辅助维吾尔哑语教学、维文电视节目播放等方面。维文手语库是维吾尔语手语合成的基础。通过分析维吾尔手语的特点,采用关键帧插值技术来控制VRML虚拟人的手势动作,利用Visual C++和OpenGL环境实现了一个维吾尔文的手势编辑系统,通过手势运动数据驱动虚拟人来实时显示当前的手势状态。通过该系统,收集了常用的维吾尔语词汇及32个维吾尔字母的手势运动数据。     

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。     

基于生物力学的虚拟人运动控制及行走仿真

为使虚拟人运动控制产生的运动行为更加接近真实人体运动,构建了一个基于生物力学的虚拟人运动控制系统.该控制系统主要包含3层:高层策略控制层,用于监控环境变化和虚拟人自身状态,并依据给定的控制策略向中间层送出控制信号;中间脊椎反射层,可接收来自高层的控制信号和感知到的虚拟人自身状态及环境信息,并映射为肌肉的激励信号;底层肌肉驱动层,通过引入肌腱模型来产生与真实人体肌肉力特性相同的驱动力.为了提高仿真行走运动的逼真性,在控制参数优化过程中引入步态相似度作为评价标准.在Matlab中的Simulink环境下进行虚拟人行走运动仿真实验的结果表明,文中系统能够自主控制虚拟人平稳行走且运动有很好的逼真性;仿真结果表明,该系统可行性强,且在优化过程中加入步态相似度评价标准获得的控制参数能够产生更为逼真的虚拟人行走运动.     

基于语音驱动的三维人脸动画技术综述

随着三维数字虚拟人的发展, 语音驱动三维人脸动画技术已经成为虚拟人交互的重要研究热点之一. 其关键技术在于语音-视觉映射模型的建立以及三维人脸动画的合成. 首先分析了音-视素匹配法和音-视觉参数映射两类方法的特点; 之后阐述了目前三维人脸模型的建立方法, 并依据三维人脸模型的表示方法不同, 分析了不同运动控制方法的优缺点; 然后阐述了语音驱动三维人脸动画的主观评价和客观评价方法; 最后总结了语音驱动三维人脸动画技术的未来发展方向.     

GRASP—A 3D graphics system for Pascal users

This paper describes a 3D graphics package ‘GRASP’ implemented in Pascal language and interfaced with the Pascal compiler developed for the DEC PDP-10 machine, by Urs Amman et al. GRASP supports storage tube and raster scan graphics terminals and pen plotters. The package is incorporated as a set of standard procedures into the enhanced Pascal compiler. The various features of the package are presented here and a comparison is made vis-a-vis the other existing 3D graphics packages. GRASP is simple to use and provides a valuable tool for the development of application programs written in Pascal and requiring a graphics capability.     

二维包装结构图的三维面模型构造

提出了一种从包装盒三维平面图到三维盒形结构的构造方法,首先给出包装结构的二维平面图约束模型,然后给出包装结构控制图,包结构生成树是及连带子权地揎义,根据二维设计生成的平面线框图,自动抽取盒型表面,构造包装结构控制民包结构树,然后,提出以包装结构生成树为基础的建立包装盒三维面模型结构的算法,最后,讨论模型构造中的预处理问题,贴图是坐标映射问题及关系的实现     

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。     

Human knowledge acquisition from 3D interaction in virtual environments

Recently,virtual environment (VE) based design and planning,which is a kind of interaction intensive computing,has shown great potential.Most users of such systems are specialists or technicians and their 3D interactions with the system embed a great deal of knowledge and skills.Thus,how to integrate human knowledge and skills into VE is a great challenge to researchers in the human computer interaction field.This paper proposes a method for acquiring user knowledge from VE.The main ideas and work include,abstracting the interactive process and formalizing the interactive semantics,as well as providing a semantic model of an interactive information repository,from which user interactive processes can be retrieved and all kinds of application logics can be established.A virtual assembly planning system is introduced as an example of a practical application of this method.Experiments show that the related models can well capture user knowledge and retrieve the interaction process.     

A Survey of 3D Interaction Techniques

Recent gains in the performance of 3D graphics hardware and rendering systems have not been matched by a corresponding improvement in our knowledge of how to interact with the virtual environments we create; therefore there is a need to examine these further if we are to improve the overall quality of our interactive 3D systems. This paper examines some of the interaction techniques which have been developed for object manipulation, navigation and application control in 3D virtual environments. The use of both mouse-based techniques and 3D input devices is considered, along with the role of feedback and some aspects of tools and widgets.     

结合个性化建模和深度数据的三维人体姿态估计

利用深度传感器估计三维人体姿态是计算机视觉领域的一个重要问题,在人机交互、虚拟现实和动画设计等领域有重要的应用价值.针对该问题的主流方法是自底向上的方法,这类方法一般采用分类、回归或检索技术,可以直接从深度数据中估计三维肢体姿态,在人机交互中得到了很广泛的应用.但是这类方法依赖于大规模的姿态数据库,而且结果不够精确.本文提出一种结合个性化人体建模和深度数据的三维姿态估计方法,首先对运动对象建立三维虚拟人模型,然后利用该个性化的虚拟人模型与深度数据之间的点匹配关系构造姿态优化的目标函数,通过迭代优化目标函数,估计出与深度数据相吻合的三维姿态.与传统方法相比,本文方法不需要任何姿态数据库.实验表明,本文方法得到的结果更加精确.     

基于离散算法的三维建模技术及其应用

针对目前三维建模领域的现状及存在的一些问题,提出了基于离散算法的三维建模技 术。从工程应用的角度出发,主要讨论了三维实体表面的数据预处理、三维实体表面的离散化以及离 散网络模型的拓扑关系和模型交互剖切算法,最后结合开放图形连接库OpenGL、ObjectARX以及面 向对象程序设计(OOP)技术开发了一套矿床三维模型仿真系统。运行结果表明该三维建模方法操 作简单、实用性强,具有很好的推广应用前景。     

基于Web3D的交互式虚拟社区

当前主流的网络虚拟社区存在缺乏实时性、交互能力不强等问题。为此,结合混合现实教学环境的思想,以Wonderland项目为基础,构建具有Web3D交互能力的WonderSCUT三维虚拟社区平台。该平台能给用户提供强烈的沉浸感,并具有良好的双向交互性、可扩展性以及安全可靠性。实验结果表明,该平台符合Web3D交互方式的发展趋势,具有较强的研究和应用价值。     

实时三维图形平台BH_GRAPH

BH_GRAPH是一个面向视景仿真类应用系统开发人员、支持实时三维图形开发与运行的基础软件平台．它提供可扩展的软件体系结构、标准化的场景管理机制、高效率的场景处理方法、方便易用的应用程序接口，为三维图形应用系统的快速开发、高效运行提供完整的技术支撑．BH_GRAPH主要由三维视景绘制引擎、三维对象建模工具、三维场景布置工具以及一系列关键技术构成．概要介绍了BH—GRAPH各主要组成部分的软件结构、基本功能和技术特点．