手部运动计算机仿真的实现

根据手部自身的物理特性和生理特性，采用分层技术，严格按照手部解剖学，先建立其骨骼模型，在此基础上形成肌肉模型，最后在肌肉模型上附加一层皮肤。这样，骨骼运动引起肌肉的变形，随着皮肤也跟着发生相应的变化，使虚拟手模型无论从形状上还是运动上都能达到更高程度的逼真效果。     

基于解剖学的人手肌肉建模技术

为实现仿真手在运动过程中符合人手的生理特性及运动特点,文中通过分析手的解剖结构,总结控制手部运动和形状的约束参数,采用层次建模方法,先建立用线段表示的含有约束参数的手部骨骼模型,然后在此基础上根据手部的特征横截面确定特征多边形,采用NURBS面片拟合的方法建立依附于骨骼之上的肌肉模型.此方法建立的手部模型在运动仿真过程中,手部肌肉以对应的骨骼为轴线并随着骨骼各个参数的变化而发生相应的变化,最终取得良好的仿真效果.     

基于解剖学的人手肌肉建模技术

为实现仿真手在运动过程中符合人手的生理特性及运动特点，文中通过分析手的解剖结构，总结控制手部运动和形状的约束参数．采用层次建模方法，先建立用线段表示的含有约束参数的手部骨骼模型，然后在此基础上根据手部的特征横截面确定特征多边形，采用NURBS面片拟合的方法建立依附于骨骼之上的肌肉模型。此方法建立的手部模型在运动仿真过程中，手部肌肉以对应的骨骼为轴线并随着骨骼各个参数的变化而发生相应的变化，最终取得良好的仿真效果。     

人体上肢外骨骼仿生结构及动作特征分析

人体上肢骨骼较为复杂,关节众多,包括腕关节、肘关节、肩关节和上肢带关节等,针对人体上肢骨骼的运动特征,分析作用于骨骼的肌肉和肌腱的功能,以此为仿生模型,采用Pro/E软件建立外骨骼上肢模型的三维仿生结构模型,并对其动作特性研究。     

基于多线谱驱动的虚拟人手运动及约束控制

针对现有手部运动模拟控制的复杂性,通过分析人手解剖学结构及运动特性,提出了基于多线谱控制的虚拟人手运动及控制机制。针对单指运动,通过控制该指上的多条肌肉归一化收缩量,驱使单指关节的灵活运动;在多指协同运动中,由于相邻手指之间存在运动促进和制约的关系,因此要考虑其他手指的影响,根据其约束关系,控制相应的肌肉收缩,实现多指协同运动。实验表明,所建立的控制机制能较好地仿真单指及多指间的各种运动,在多线谱的控制下,能够方便快捷地仿真多种手势及手语,且运动效果逼真,手部运动自然灵活。     

基于双重模型的计算机手语动作的实现方法

首先给出了一个新的方法来建立手的模型.这个手的模型由两个模型组成:一个是实现运动的骨骼模型,其决定了运动姿态及运动约束;另一个是表现运动的皮肤(表面)模型,用来表现真实感.其次,根据该模型实现手语的动作,利用该方法实现手语动作的关键技术,包括手及手臂旋转变换的变换矩阵、有向拓扑结构描述骨骼模型、表现运动的皮肤模型的拓扑不变性、以及骨骼模型实现运动和皮肤模型表现运动的方法.该方法具有一定的通用性,为网络环境下实现异语种的手语表达与传输打下了基础.     

三维虚拟士兵训练仿真研究

采用骨骼动画技术实现了对士兵训练动作的仿真。为了克服已有模型格式不够灵活的缺点采用自定义格式的模型,该模型分为皮肤层和骨骼层,皮肤层赋有皮肤纹理贴图,在骨骼层的带动下运动,模型利用关键帧插值实现骨骼层的运动。最后编程实现对士兵训练的仿真。     

基于分类特征提取的手部动作识别方法的研究及应用

提出一种基于分类特征提取的手部动作识别方法,该方法通过自适应的混合高斯模型构建背景模型,使用背景减除法并充分利用人体手部肤色信息分割出人体手部区域,结合手部关节、骨骼特征及肤色信息估算手部关节点位置,构建三维手部骨架模型,然后提取手部各关节角度、位置信息并利用隐马尔柯夫(HMM)模型对其所表示的动作进行训练识别。     

基于区域控制模型的三维人脸重建技术

根据头骨和面部肌肉的解剖结构提出了一个人脸区域控制模型,该模型采用骨骼和皮肤2层网格来表示一个三维人脸,其中外层的皮肤网格被划分成几个功能区域,不同区域采用不同的子区域变形模型.基于该模型实现了一个三维人脸重建系统,该系统在"计算机辅助眼镜设计系统"中得到了很好的应用.     

人脸建模与动画的研究

1.引言人脸建模与动画(face modeling and animation)是计算机图形学中最富有挑战性的课题之一。这是因为:首先,人脸的几何形状非常复杂,其表面不但具有无数细小的皱纹,而且呈现颜色和纹理的微妙变化,因此建立精确的人脸模型、生成真实感人脸非常困难;其次,脸部运动是骨骼、肌肉、皮下组织和皮肤共同作用的结果,其运动机理非常复杂,因此生成真实感人脸动画非常困难;另外,我们人类生来就具有一种识别和     

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Poser模型的三维人体建模方法

人体真实感建模是虚拟人研究领域的一项重要内容。该文提出一种基于模型的快速人体建模方法。人体几何模型的皮肤层由多边形网格组成的表面表示,骨架层建模采用H-Anim标准,并针对Poser软件输出的人体模型缺乏关节点数据问题,给出一种骨架提取算法。人体运动模型应用机器人运动学方法,由骨架层驱动皮肤层实现。在VC++平台上实现对不同姿势下人体模型的骨架提取,仿真了敬礼过程中手臂的运动,验证了该方法的可行性。     

连续动态手势的时空表观建模及识别

论述了复杂背景下连接动态手势的分割、建模及识别;融合手势运动信息和皮肤颜色信息,进行复杂背景下的手势分割;通过结合手势的时序信息、运动表观以及形状表观,提出动态手势的时空表观模型,并提出基于颜色、运动以及形状等多模式信息的分层次融合策略抽取时空表观模型的参数,最后,提出动态时空规整算法用于手势识别,实验表明,利用上述提出的手势分割、建模、特征参数抽取及识别方法识别１２种手势,平均识别率高达９７％。     

鉴别式多核手跟踪

快速运动、背景混杂及手的特殊性为传统的核目标跟踪技术提出了挑战.文中提出一种鉴别式颜色子空间选择和多核校正机制的核跟踪方法.首先基于前景背景建模,通过鉴别函数选取最优鉴别式颜色子空间集,再基于训练的肤色模型保留高置信子空间表征目标.其次,为适应尺度变化和快速运动,基于多核快速估计相似度表面以校正初始核位置,迭代定位目标.实验表明,融合二者的跟踪器在有效性和速度上都实现了满意的性能,满足实时性需要.     

The effect of tendons on foot skin deformation

Anatomical human models are usually divided into layers including skin, muscle and skeleton. In spite of the realistic animation of the models that can be achieved, and the realistic appearance of the model determined by the underlying muscles and skeleton, the role of tendons in determining the deformation of skin surface has not been well addressed.This paper presents an approach for modeling human foot tendons and determines their influence on the skin layer deformation. Our goal is to model deformation of the tendons such that a realistic foot simulation can be obtained. An anatomical foot model including skin, muscle, tendon and skeleton layers is adopted. The appearance of the skin layer is determined based on the underlying layers. To allow interactive deformation of the tendon models, the axial deformation technique is adopted. Given the position of the foot and the basis function, the position of the data points that control the axial curve is updated. To allow more accurate computation of the data point positions, a method that estimates the basis function based on real data obtained from foot images is also presented. Experimental results showed that the axial deformation technique can model deformation of the foot tendons with satisfactory visual realism. With the tendon deformation, the visual realism on the skin deformation is also enhanced.     

A natural human hand model

We present a skeletal linked model of the human hand that has natural motion. We show how this can be achieved by introducing a new biology-based joint axis that simulates natural joint motion and a set of constraints that reduce an estimated 150 possible motions to twelve. The model is based on observation and literature. To facilitate testing and evaluation, we present a simple low polygon count skin that can stretch and bulge. To evaluate we first introduce a hand-motion taxonomy in a two-dimensional parameter space based on tasks that are evolutionary linked to the environment. Second, we discuss and test the model. The appendix shows motion sequences of the model and the real hand. Animations can be fetched from our website.     

复杂背景下基于傅立叶描述子的手势识别

人的手势是人们日常生活中最广泛使用的一种交流方式。由于在人机交互界面和虚拟现实环境中的应用,手势识别的研究受到了越来越广泛的关注。但是目前基于单目视觉的手势识别技术中,手势分割要求背景简单或者要求识别者戴着笨重的数据手套。而该文结合了运动信息和基于KL变换的肤色模型,在复杂背景下进行手势分割,与传统的基于RGB肤色模型的手势分割相比,在复杂背景环境下得到了很好的分割效果。在对分割的手势区域进行预处理后,该文使用了一种归一化的傅立叶描述子进行手势的特征提取,相比传统的傅立叶描述子更加准确,最后采用了传统的三层BP网络作为模式识别器,手势训练集和测试集的识别率分别达到了95．9％和95％。     

基于运动分解与权重函数的嘴部中文语音动画

传统的嘴部肌肉建模方法中对肌肉运动划分比较细致与独立,设置的控制参数较多,缺乏对肌肉运动的分解以及运动控制相关性的分析。本文提出一种基于运动分解的嘴部子运动单元模型。该方法首先建立基于标准Cadide-3模型的嘴部改进网格模型,然后根据解剖结构及肌肉运动分析,将嘴部运动分解为下颌骨旋转、唇部的收缩与舒张、凸出与上翘三个基本运动单元,最后根据输入的文本信息与音素间视觉权重函数,并结合嘴部的子运动合成得到语音同步的嘴部动画。实验结果表明,该方法能够快速合成与中文语音相匹配的唇部动画。