Human Centered Design in Multi-agent Virtual Environment

The efficient and reliable human centered design of products and processes is a major goal in manufacturing industries for numerous human factors must be taken into account during the entire life cycle of products. A multi-agents intelligent design system is presented for manufacturing process simulation and products＇ ergonomic analysis. In virtual design environment, the virtual human with high-level intelligence performs tasks＇ operation autonomously and shows optimum posture configuration with ergonomic assessment results in real time. The functions are realized by intelligent agents architecture based on a modem approach derived from fuzzy multi-objects decision-making theory. A case study is presented to demonstrate the feasibility of the suggested methodology.     

虚拟人技术在环控生保舱内布局中的应用

环控生保系统是整个航天系统的重要组成部分,它是确保航天员安全健康的系统,所以在对环控生保舱内的设计过程中,要始终确立"以人为本"的设计思想,为了达到舱内人-机界面更合理、更舒适、更人性化的目的,通过借助虚拟人技术,在环控保舱三维模型内形象的模拟人的各种操作行为,来验证预先各种假设,帮助设计人员分析系统,评估设备仪器的效能,通过分析得到了5%、50%及95%的人群在舱内操作时的可达域及视域范围,并为设计师提供了一个安全可靠的舱内整体布局方案,减少了以往建立全尺寸模型带来的时间和资源上的浪费.     

VRML中虚拟人动作描述的研究

虚拟人是虚拟场景中最为活跃的因素,但是虚拟人的动作却不能由用户灵活的个性化的设计,为此设计了一个基于VRML的虚拟人动作描述语言(VHADL),采用H-Anim标准构建了虚拟人的模型,定义3个参照系使得用户更准确的描述动作、指定参数,使用反向动力学来确定肢体位置,并定义元动作和一些复合算子来合成复杂动作,最后给出了一个送咖啡的例子.     

基于森林变换的交互虚拟人彩色图像分割

本文把森林变换理论引入到数字化虚拟人彩色图像的交互式分割研究中.首先求出彩色虚拟人图像的梯度图像,用种子点分别标识分割对象的内部和外部,进而对图像进行森林变换,完成图像的分割.实例分割结果表明,基于森林变换的分水岭算法对虚拟人彩色图像的分割效果良好.     

基于国标人体测量学数据的虚拟人缩放方法

具有准确人体测量学数据的虚拟人模型在虚拟制造和虚拟维修领域有重要的理论和现实意义。此外，根据某些人体测量学数据，参照典型的人体模型生成特定的虚拟人，即实现人体模型的参数化控制，对于合理地进行人机功效分析也有重要的应用价值。该文在分析我国成年人体测量学数据标准的基础上，通过研究Jack软件中人体模型表示方法和人体测量学数据之间的映射关系，提出了一种基于人体测量学数据的人体模型动态缩放方法。利用该方法在Jack软件中建立了基于国标人体测量学数据的人体模型动态缩放子系统。     

维修仿真中虚拟人动作数据库的研究与实现

通过在维修仿真中引入虚拟人技术，可以提高场景的逼真性、真实感，还有利于充分考虑人机工效学因素，这就要求实现对虚拟维修人员的动作控制与仿真。该文提出了一种基于过程分段和分层设计思想的虚拟人动作库，该动作库主要由动作层和动素层组成；基于位置／变迁Petri网设计并实现了动素层，基于面向对象的技术设计并实现了动作层，涵盖了绝大多数虚拟人执行维修操作的动作，基本满足了维修仿真的需求。最后，基于人体建模与仿真平台Jack，设计实现了一个电子舱的维修仿真实例，仿真和实验结果表明了所提方法简便易行，能够满足维修仿真的要求。     

地形环境下的动态场景绘制

提出了地形环境下的动态场景绘制流程。使用空间离散化的方法实现了运动物体之间以及运动物体和地形之间的快速碰撞检测。为了实现运动物体与地形的匹配,采用了一点匹配法和面匹配法。实现了网格模型、基于图像的模型在地形环境下的绘制。最后给出了坦克和虚拟人在地形环境中绘制的实验结果。该方法可应用于网络游戏、战场视景仿真、数字城市、电影制作等领域。     

基于虚拟现实煤矿安全系统

通过建立数字化煤矿虚拟场景,实时采集瓦斯和通风量等安全报警数据为基础,对整个地下矿井进行安全巡检漫游。采用Hermite曲线拟合规划漫游路径,虚拟人替代现实中的安全巡检员进行设备维护,二分法迭代求解虚拟巡检员位姿,达到巡检员位置显示实时性,并使安全巡检过程具有交互性和速度可控性。这一技术已应用在某三维煤矿生产安全虚拟现实系统中,说明煤矿能利用一个交互性较强的可视化平台来保证生产安全。     

虚拟人行走运动的研究与实现

该文对虚拟人行走的运动控制方法进行了研究,对人体行走过程进行了详细的分析。根据Bruderlin对行走过程的分析,该文对其进行了简化,把行走过程的支撑期和摆动期各分成两个阶段,即Heel_Strike阶段和Toe_Down阶段构成支撑期,Toe_Above_Toe阶段和Knee_Straighten阶段构成摆动期。然后,用关键帧、逆运动学和简单动力学相结合的运动控制方法,实现了逼真的虚拟人行走运动。     

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。