面向虚拟人的语义环境模型研究

提出了一个语义环境模型,模型可分为3个层次:几何层、语义层和应用层。以虚拟环境三维几何模型和环境语义信息表为基础,结合虚拟角色自身的特征信息,生成完全面向该虚拟角色的环境语义信息。并将相关虚拟物体语义信息映射到环境模型上,把环境语义信息作为虚拟人路径规划的重要因素引入改进的规划算法,进而针对不同的障碍物和虚拟人进行路径规划。实验结果表明,语义环境模型为虚拟人提供了环境交互信息,提高了虚拟人的仿真度。     

虚拟人情绪行为动画模型

近年来 ,虚拟人行为动画已经成为计算机动画一个新的分枝 ,已往的研究多集中在虚拟人局部的情绪表达动画方面 ,如脸部动画 ,而对于给定的虚拟场景 ,则尚未考虑情绪产生的原因 .情绪是虚拟人和虚拟环境交互作用的结果 ,然而在计算机动画领域 ,虚拟人的情绪至今尚未得到清楚的描述 .为此 ,依据心理学的理论 ,提出了虚拟人情绪行为的动画模型 ,即 ,首先提出了情绪集合和情绪表达集合的概念 ,并建立了从情绪状态到情绪表达之间的映射 ;其次 ,着重分析了情绪产生的原因 ,并引入了情绪源的概念 ,如果一种情绪刺激的强度大于情绪的抵抗强度 ,那么这种情绪就会产生 ;此外 ,情绪状态可以采用有限状态机来描述 ,据此提出了情绪的变化流程 ;最后 ,在微机上通过调用 Microsoft Direct3D API,实现了虚拟人的情绪行为动画     

基于场景语义的3D交互体系结构

借鉴真实世界的认知心理学原理,将虚拟场景的可视表达和语义信息结合起来共同服务于用户的交互过程,多种3D交互技术被融合在一个统一的交互框架内,使复杂虚拟环境中的3D用户界面更容易被用户理解和使用.通过增强场景图的语义处理能力,建立支持高层语义的3D用户界面体系结构,3D交互系统不仅在几何层上而且还能在语义层上支持交互任务的执行.最后介绍了一个应用实例.     

基于OGRE引擎的虚拟场景浏览

虚拟现实技术的虚拟交互性得到了越来越广泛地应用,虚拟场景浏览技术有效地解决了现实世界的时空局限等瓶颈问题.在对虚拟现实(3I)原理研究分析的基础上,依据插件设计的思想,设计了一种基于OGRE引擎的虚拟场景浏览框架,框架明确的包含两个端:渲染端和控制端.渲染端封装了OGRE渲染引擎,实现了快速实时的渲染;控制端,通过建立虚拟漫游交互机制来完成虚拟场景与外设的实时控制.基于OGRE八叉树的场景管理、射线查询算法、寻路算法、物体的拣取、RTT等技术的运用实现了用户与虚拟环境的交互系统,用户操作信号输入到计算机中并作用于虚拟环境,创建实时渲染处理结构,实现人与虚拟环境的实时快速的交互;基于OpenAL,OggSound的音效系统,克服了用户在场景浏览时的单调与乏味,更具真实感,丰富了场景浏览的真实性.在实践中应用OGRE图形引擎、CEGUI界面库、OpenAL,OggSound声音库实现了该系统.     

利用OSG三维图形渲染引擎实现的骨骼动画

动态实体模型是虚拟场景的重要组成部分,骨骼动画是表达虚拟场景中动态实体行为的主要技术。提出了一种虚拟场景中三维模型骨骼动画渲染的策略,即采用第三方软件建立三维动画模型,基于Cal3D动画控制机制,使用OSG三维图形渲染引擎对虚拟场景中运动的三维模型进行模拟。在VisForest软件的基础上,集成了骨骼动画渲染方法,解决了动物在虚拟地表上“踏空”的问题,扩展了动态实体在虚拟环境中的行为模拟。以梅花鹿和大象为例,逼真地模拟了动物在虚拟环境中的奔跑和行走的过程,模拟过程中动作衔接比较自然。     

面向语义属性查询的动画场景图像检索系统

设计并实现了一个交互式检索动画场景图像的系统。通过从动画场景图像中自动提出三种语义属性信息（类别、时间以及复杂度）,用户可以输入例如“一幅不复杂的傍晚的天空”作为查询来找到满意的检索结果。该系统是全自动的,并且是可扩展的。所有的语义属性特征计算在后台完成,从而保证系统的实时检索。此外,还设计了针对用户的几种不同交互式检索界面,极大地增强了检索的灵活性及正确性。     

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。     

手机动画空间布局规划的设计与实现

手机3D 动画自动生成系统是要实现从用户发送信息给服务器,经过信息抽取、情节规划、场景规划等一系列的处理,最终生成与短信内容相关的视频动画并发送给接收方这一过程。其中场景规划模块是在情节定性规划的基础上确定情节的各个细节,并将其量化到三维动画场景文件中。在动画情节规划的基础上,对动画场景规划模块中的三维场景空间布局问题进行研究,将三维场景可用空间根据物体的语义信息进行布局,基于语义网技术设计和实现三维场景的布局知识库,最终实现了三维物体的合理摆放,系统不仅保证了物体的无遮挡、无碰撞摆放,也实现了同一物体添加多个的情况,使物体的摆放具有多样性同时也体现了物体的语义信息。     

ObjectGAN：自动驾驶评估数据集构建

自动驾驶评估数据集的构建在很大程度上取决于能否覆盖复杂多样的交通场景。但是通过人工获取数据工作量巨大,且难以覆盖所有场景,在这种情况下,虚拟引擎可以提供极大的便利。利用UE4（Unreal Engine 4）虚拟引擎构建常见驾驶场景,并结合设计的后处理系统和自动标注算法高效获取、标注复杂场景图像。针对虚拟引擎生成图像逼真度不足这一问题,搭建ObjectGAN域适应模型,基于虚拟数据重建逼真图像,该模型针对目标数据,引入特征一致性监督,无须另外标注信息便可有效缩小与真实数据间域差异。创建了一个新颖的复杂场景虚拟自动驾驶数据集,其中包含多种天候、光照、驾驶场景数据。通过该数据集验证ObjectGAN模型可以有效缩小虚拟数据与真实数据间域差异,经过域适应处理后的数据可以在复杂场景中对主流检测器进行有效的性能评估。     

基于Unity HDRP的虚拟室外场景设计与开发

随着虚拟引擎、插件、建模工具的不断更新发展，人们可以使用更简便的方法搭建更真实的虚拟环境。基于此，使用Unity高清渲染管线（HighDefinitionRenderPipeline,HDRP）技术和多种高效建模工具，实现了一个高质量的虚拟室外场景漫游系统，为用户提供了身临其境的沉浸式体验。     

基于图像的虚拟景观漫游

提出一种基于图像的虚拟景观漫游方法。该方法采用全景图和基于图像的动画来建立虚拟环境,用户通过实时图像处理浏览器,可以模拟这两种典型的漫游行为－环绕漫游和贯穿漫游,并且在风景旅游模拟系统（Virtrual-Touring)中实现了这种方法。     

基于VRML的三维虚拟仿真场景的构建

建立以人为中心的和谐的人-机环境是开发仿真系统的关键之一，而虚拟现实技术是实现仿真和人-机交互的有利工具。为了使用户产生相当的融人感和身临其境的感觉，需要充分利用虚拟现实技术，建立三维虚拟仿真场景，拓宽人-机交流渠道。本文根据作者研究开发的基于虚拟现实建模语言VRML的三维虚拟仿真场景系统，详细阐述了利用VRML构建具有动态性和交互性的三维虚拟仿真场景的设计要点和关键技术。     

VRML 虚拟现实网络互动仿真装配平台的研究

在计算机上实现了虚拟装配的流程以及运用VRML 创建可视化的三维虚 拟场景,提出了一种基于VRML 和Java 的虚拟现实构建方法,以增强VRML 虚拟场景与外 界的交互性,并通过实例提出了创建网络虚拟装配交互仿真的具体方案。该方法不仅可用于 演示网络环境下的可视化装配,也适用于基于VRML 的其它领域科学可视化。     

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.     

基于虚拟现实技术的运动辅助训练系统设计

为了提高教练的指导效率和丰富羽毛球教学与训练的方法,基于虚拟现实技术和KINECT,开发了一套羽毛球辅助训练系统。该系统利用虚拟现实技术,通过3DS MAX工具进行训练场地的虚拟化建模,搭配Cry Engine引擎技术渲染训练场地场景。KINECT被用来识别这些动作以及使用者的位置变化,并将识别结果通过蓝牙模块传输至VR眼镜内,使VR眼镜内的虚拟环境做出图像、声音等相应的改变,以实现虚拟环境下的人机互动。测试表明,本系统能够准确地实现训练场景的虚拟化,对使用者的各个动作的识别率较高,提高了训练者的学习效率。     

A research on an intelligent multipurpose fuzzy semantic enhanced 3D virtual reality simulator for complex maritime missions

In this article, the idea of multipurpose fuzzy semantic enhanced 3D virtual reality simulator for the evaluation of maritime robot algorithms, and for the analysis of maritime missions is presented. The simulator uses the digital mockup technology in blending with semantic domain knowledge of the system, to analyze the tasks remotely. The 3D virtual reality (VR) is proposed to help the operators provide the detailed information and guidance during real-time tele-operations, and the incorporation of fuzzy semantic knowledge makes the virtual environment intelligent and automatic. The integration of fuzzy scene independent ontology with the virtual environment (VE) engenders a knowledge driven inter operable virtual environment which eases the user in natural language querying, personalization, interpretations and manipulation. The distinctive semantic VR scene builder utility of the proposed system draws the VR environment automatically while getting the high level specification of the system for the client. The proposed simulator can be effectively used for real-time robots trainings and for the evaluation of AI based algorithms designed for intelligent vessels and AUV’s without knowing the complex underlying VR scene building technologies. Furthermore, it provides the benefits to optimize the pre-process physical environment operations to mimic the real world into a virtual environment. The remote operations and feasibility analysis performed on virtual simulator can efficiently save the cost, time and claims to provide the operators a preprocessor information and guide.     

面向虚拟地理环境的语义数据模型*

针对当前虚拟地理环境中语义信息表达不足问题,提出了一种面向虚拟地理环境的语义数据模型,能够有效表达几何信息、拓扑信息、语义信息和属性信息,并对这些信息进行关联来表达实体。设计了面向虚拟地理环境的集成空间数据结构,综合表达地上、地表和地下空间实体,通过实体的分类和分解来表达实体的语义信息;依据此语义数据模型,实现了地上建筑物和地形的无缝集成。该语义数据模型能够对虚拟地理环境中的实体进行无歧义表达。