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     

虚拟人运动控制仿真实验研究及其在冬奥仿真中的应用

面向数字媒体专业虚拟人运动控制基础及原理,梳理虚拟人运动控制仿真实验教学内容体系,提出“知识点—原理—实践—研究”多层次虚拟人运动控制仿真实验设计思路,从空间坐标变换基础知识实验、逆向运动学控制关键原理实验、多虚拟人运动控制应用实验出发,介绍典型实验的设计与实现过程,通过计算机动画与虚拟现实课程教学实践说明效果,展示虚拟人运动控制仿真实验在冬奥仿真中的应用。     

基于OpenGL实现聋哑人手语关键动作的方法

手语动作的研究是解决聋哑人通过电视、网络进行沟通交流障碍的主要课题之一。首先构造了最小人体三维骨骼模型,基于该骨骼模型给出了聋哑人手语关键动作的所有可能手势和不可能手势,接着基于可能的手势实现了虚拟人连续手势的变换,实现了虚拟人的手语动作。该方法通过可能的关键动作的方法不仅解决了虚拟人手语动作的网络传输的难题,又没有降低实时性,实现了虚拟人的手语动画效果。     

基于两段式IK与关键帧的虚拟人运动控制

为提高网络虚拟环境中虚拟人运动控制的效率与显示效果,提出逆运动学和关键帧法相结合的虚拟人运动控制方法.在逆运动学中设计改进的CCD算法实现分阶段IK计算,因回溯路径的缩短,减少了计算量;在关键帧中插入由四元数插值法生成的中间帧,提高虚拟人运动的真实感;通过IK求解的关节旋转角不仅实现对姿态的逼近,还使关节更具有弹性;引入运动特征参量,可增强虚拟人动作模式的多样性.     

基于OpenGL的三维虚拟人手语动画的研究与实现

研究了一种基于OpenGL实现三维虚拟人手语动画的方法.首先构造了三维虚拟人的最小骨骼模型;其次研究分析了手部的关键动作,提出了手部动厕的关键帧手势;又考虑到手部的运动干涉和运动约束,给出了手语动画中的不可能手势,接着基于关键帧手势以及不可能的手势,利用手部各关节之间的联动关系,给出了手部各节点位置的计算方法;最后基于OpenGL实现了三维虚拟人的手语动画.实验结果表明,基于关键帧手势以及不可能的手势的三维虚拟人的手语动画方法不仅解决了真实人手部动作的复杂性问题,又没有裁剪必要的手部动作,获得了理想的手语动画效果.     

具有避障能力的虚拟人姿态优化算法

为了解决复杂环境下的虚拟人运动控制问题,提出一种基于人工势场的具有避障能力的虚拟人姿态优化算法.首先在虚拟环境中根据目标和障碍物建立人工势场,并对虚拟人运动链末端进行无碰撞路径规划;其次将规划后末端每个中间位姿的逆运动学计算问题表示为带位姿和无碰撞约束的舒适度函数优化问题,并进行求解;最后得到虚拟人运动过程中一系列连续的无碰撞姿态,实现自行避障的虚拟人运动控制.通过实例测试验证了文中算法的有效性,该算法可应用于复杂环境下的虚拟人动画和人机工程仿真.     

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。     

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.     

手势数据挖掘及挖掘结果的可视化

手势作为虚拟环境中的输入和控制装置，在人机接口中起着重要的作用．在对大量真实的运动手势数据进行聚类、得到所有的手势类的基础上，通过数据挖掘中的粗糙集方法对手势类进行约简，得到了一组基手势，任何手势都可以由这组基手势生成．该方法得到的结果自然、可信，挖掘的结果用VRML的三维虚拟人显示，较好地解决了模式的易懂性问题。     

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。     

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。     

面向广电节目的虚拟人手语合成显示平台研究

基于中国手语合成技术的虚拟人手语视频显示平台技术是一个全新的课题.为了满足广电新闻节目对手势运动流畅性要求,实现了一种上下文相关的手势运动平滑算法,该方法能够充分利用前后两帧的差异来实现手势运动的平滑过渡,其视觉感观效果较传统插值算法更加平滑自然;同时提出了一种基于统计和规则相结合的手势运动重定向算法,在统计方法的基础上针对不同骨架大小以及运动特性进行规则约束,使得标准模型手势运动数据应用到新模型上而不失其准确性;最后,通过扩展基本手语词表达形式并基于alpha融合技术实现了面向广电新闻节目的虚拟人手语合成显示平台并取得很好的结果.     

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.     

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     

某型导弹虚拟训练系统中虚拟人运动控制的实现

从工程应用的角度,对某型导弹虚拟操作训练系统和DI-GUY人体仿真软件进行了介绍,对视景仿真软件ve-ga进行了介绍,提出了基于vega软件和DI-GUY软件的适合于该系统的虚拟人运动控制的应用方法,并在VC++集成开发环境中进行开发,并给出了明确的实现思路和实现结果,对每种方法的优点与不足进行了详细的剖析,开发了针对空间球控制虚拟人运动的控制函数,实现了在多线程机制下通过线程间通讯来实现虚拟人控制函数的设计方法。     

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。     

手势数据驱动的头部运动合成方法

非手部手势是手语表达中不可缺少的一部分,头部运动的实现并与手势进行协同表达是其重要研究内容。对真人手语表演数据中的手势与头部动作之间的关系进行了深入研究,提取二者的动作特征,利用核典型相关分析方法(kernel canonical correlation analysis,KCCA)建立起手势与头部动作之间的预测关系模型。动画合成结果以及评价实验表明,KCCA方法能更好地刻画手势与头部动作的协调性,实现虚拟人行为动作合成的逼真性。     

面向艺术与设计的虚拟人技术研究

虚拟人(Virtual Human)是人类各种特性(几何、行为、感知、情感、生理、心理、社会性等)在虚拟空间中的数字化表示，是高度真实的人类特性的数字化再现．文中首先介绍面向艺术与设计的虚拟人技术的应用领域和研究维度，然后详细介绍其中的主要研究内容，包括：虚拟人体建模、运动控制技术、虚拟人群仿真、虚拟感知与情感计算，最后指出，在面向艺术与设计的虚拟人技术研究中，艺术与设计领域专家和计算机专家的协作关系．     

一种基于传感器的人体上肢运动实时跟踪方法

实时跟踪人体运动是人机交互的重要研究课题,可以广泛应用于虚拟现实、虚拟人运动合成、聋人手语自动生成、计算机3D动画、机器人运动控制、远程人机交互等领域。文中介绍了一种基于传感器的人体上肢运动实时跟踪方法,给出了该方法的虚拟人模型、计算原理与校正方法,最后介绍了整个方法的实现以及在中国聋人手语自动合成中的应用。该方法具有使用传感器少,运动跟踪精度高、计算过程简单而且速度快等特点。     

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.