数字人体-人体形态和机能计算机仿真百年计划

数字人是在信息时代兴起的跨学科新兴科技领域。是利用计算机技术对人体的形态和机能的仿真。数字人研究分为三个级别：微观(分子、基因、细胞)、中观(组织、器官)、宏观(全身)。数字人研究始于美国国立医学图书馆支持的可视人项目(1991年立项)。2001年美国科学家联盟提出数字人计划,得到国立卫生院承认,美国众议院要求各个政府部门使用数字人概念。我国数字人研究从2001年开始得到863立项,已经取得2个全身断面数字化实验数据集。2002年人类基因组计划提出者DeLiee教授提出为期100年的虚拟人计划建议。基因组研究和数字人研究找到结合点。未来将成为数字人研究的底层。该文回顾了数字人最新研究进展和成果。     

基于ArcGlobe 的三维数字校园建模与仿真

数字校园是数字城市的缩影,是虚拟校园建设的支撑平台。在综合分析现 有三维数字校园建设的基础上,以山东科技大学青岛校区为例,引入ArcGlobe 软件,讨论 了数字校园建设的数据来源与处理方法、三维校园仿真的技术流程、不同起伏度的地面三维 模型的构建方法、地物景观模型的构建技术等。给出了三维校园仿真的具体实现方法,采用 LOD 和动态纹理匹配技术提高了三维建筑物加载和绘制的速度。论文给出的数字校园仿真 与建模的方法对正在开展的数字校园与数字城市建设具有较强的指导意义。     

基于OPENGL的三维人体运动仿真

研究虚拟人体运动仿真动画技术是计算机动画设计中极重要的课题,构建简化虚拟的人体几何模型,利用计算机图形学知识,针对人体几何建模复杂,逼真度、控制性差的问题,先优化设计人体仿真运动相应的数学模型,建立人体运动系统坐标系后,采用Denavic-Hartenberg法,建立虚拟人体分层结构运动链的空间关节坐标系统.在3DS MAX下进行逼真几何建模,把模型转化为OpenGL程序,运用Visual C++6.0和OpenGL为编程工具,实现虚拟人体关节运动控制.结果表明,建模逼真,优化的几何模型在软件下容易控制,整体效果好,增强了虚拟人体运动的真实感和动作效果,很好地实现了虚拟人体行走.     

复杂系统仿真与人体仿真探讨

系统仿真是为复杂系统的组成建立模型,对系统功能的实现进行可视化的研究,是基于系统认识的模型化表示。通过对仿真演示结果评估与分析得到的结论,再与系统模型表达的系统知识进行重合性、再现性比较研究。在生理系统中人体系统仿真研究分为医学人体仿真研究和应用人体仿真研究。由人体切片数据重建的人体构造三维图像,是在计算机虚拟空间中对人体解剖数据的可视化;下一阶段的医学人体仿真研究工作是建立各种器官系统的附加相应的物理性、生理性等参数的仿真模型模块,在仿真集成环境中进行仿真,并对仿真研究结果加以评估和分析。     

运动员人体三维建模研究

运用人体测量学、人体工程学等相关理论,汇集整理了运动员的人体工程学数据.使用工程图学的高级造型软件(Pro/ENGINEER)作为主要的建模平台,对运动员人体三维造型进行了设计,得到了易于编程控制的人体三维模型.在该三维模型基础上,建立运动员多体系统的运动学模型,获得运动员训练或比赛的真实模拟效果.仿真结果表明,该模型可以准确模拟运动员的各种动作,可应用于各种模拟训练当中;实践中,将该模型运用于排球电子模拟拦网训练系统的研制,准确地模拟了排球运动员的拦网技术动作,对提高国家排球队技术水平起到了有效的辅助作用.     

SDH数字微波通信系统的分析与仿真

高可信仿真是数字微波领域的有效的预先研究技术途径,通过对SDH微波通信系统进行仿真还能够更多地了解微波系统的规律,有助于解决微波通讯中的关键问题。通过仿真技术的采用,可对在原本微波系统基础上进行高效的特性分析和提升,并可利用仿真设计新的系统,大大降低研制成本和周期,提高工程化效率。本文介绍了SDH微波通信系统的仿真和分析技术及其应用。     

人体三维运动实时跟踪与建模系统

提出了一种新的人体三维运动实时跟踪与建模系统设计方法,并基于此实现了一套鲁棒的参考应用系统.针对人机交互等对跟踪精度要求不是很高的应用场合,系统在跟踪精确性和简易性与可推广性之间做了很好的折中.系统使用多个摄像头采集图像,实时计算场景深度信息,然后结合使用深度和颜色信息进行人体跟踪.应用一个简易的人体上半身三维模型,并使用基于颜色直方图的粒子滤波算法对头部和手部进行跟踪,从而恢复出模型的各个参数.系统以人脸检测和人手肤色聚类算法为初始化方法.大量实验证明,该系统能在复杂背景下进行人体上半身的跟踪和三维模型恢复,能进行完全自动的初始化,有较强的抗干扰能力和自动错误恢复能力.系统在2.4GHz PC机上能以25帧/秒的速度运行.     

三维人体及服装建模方法分析与实现

本文在对各种三维建模技术进行了分析的基础上,提出了一套建立三维人体及服装模型的方法。运用Matlab进行了方法的具体实现,提高了建模效率和模型的可控性,为实现三维服装款式智能设计奠定基础。     

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.     

数字仿真

数字仿真作用很大,基于仿真的系统研究不仅在其应用领域呈现出明显的经济有效性,而且对高新技术的发展起着明显的推动作用。数字仿真在其发展过程中业已形成了基础科学、技术科学和应用科学,成为一门名副其实的新兴学科。进入21世纪以来,数字仿真面临着新的挑战,应虚拟样机、智能控制系统、复杂系统研究和国防现代化的需求,必须大力发展虚拟仿真、智能仿真、复杂系统仿真和当代军事仿真。在当前形势下,业界同仁亟需不疲倦地促进仿真技术交流和发展,就关键问题展开学术讨论,取得共识,促进数字仿真学科早日建立,并进一步实现数字化、虚拟化、智能化、网络化、集成化和协同化,迅速弥补不足,掌握和引领数字仿真的发展趋势,勇敢地迎接新的挑战。     

Digital Systems Simulation

Early approaches to digital logic simulation were extremely expensive, difficult to use, and plagued with model inaccuracies. Today's simulators have overcome these problems to varying degrees. This situation, combined with the ever-increasing complexity of today's technology, has prompted the acceptance of digital logic simulation as a mandatory tool in most design automation systems.     

数字仿真的发展

20多年来数字仿真一直呈现出欣欣向荣、蒸蒸日上的态势.要把这种态势持续保持下去,势必要分析一下之所以如此的原因.最基本的原因应当是数字仿真在推动高新技术的发展和支持四个现代化建设中呈现的经济有效性,正因为如此,数字仿真才在广度和深度上都得到神速的发展.客观上讲,需求牵引、技术推动和经济支撑都是我国数字仿真发展的动力.主观能动性对于数字仿真的发展也是必要的.我国仿真界在促进仿真技术交流与发展方面所做的努力,确实功不可没.为了确保今后数字仿真的持续发展,势必要在需求牵引、技术推动和经济支撑方面不断加大力度和不断地增强仿真技术人员的主观能动性,不疲倦地促进仿真技术交流和发展;不断融合高新技术,努力增强仿真基础设施建设,弥补现有不足,让数字仿真进一步地充分发挥其经济有效性;尽快建立新兴仿真学科,大批培养仿真技术人才,让数字仿真发展永远后继有人;要把增强自主创新能力摆在仿真的首位,不断探索新思想、新方法、采用新技术、创新新成果.正如江泽民题词所说,"发展我国仿真技术勇攀世界科技高峰".     

数字表演仿真系统

为了解决大型团体表演中创意预期与创意效果呈现不一致的问题,采用大规模人群仿真技术实现了表演过程中演员行为的仿真,采用层次细节绘制、基于图像绘制、预渲染光影以及几何体实例化等方法实现了表演场面的高效绘制。实现了一个以虚拟现实平台Virtools为载体的数字表演仿真系统,该系统对大型团体表演的整个过程进行了仿真,使编创人员在创意初期就能对创意的呈现结果有直观认识。实验结果表明,该系统为大型团体表演编创人员进行创意编排、创意效果预览提供方便,为艺术创意完美展现于大型团体表演中提供了可能。     

一类实时的数字仿真算法

求解微分方程是连续系统半实物仿真中的一项关键技术.应用于复杂系统半实物仿真的实时算法要求具有较大的稳定区域、较高的计算精度和较小的运算量,以便满足实时性要求.常用的AB法基于离散相似原理,计算量小但稳定区域小.常用的实时RK法基于泰勒级数匹配原理,稳定区域较大但计算量大.为了满足复杂系统半实物仿真的需要,综合了泰勒级数匹配原理和离散相似原理的优点,构造了一类实时的四阶混合数字仿真算法,并且分析了该类算法的稳定性、实时性和计算精度.最后,利用标准算例对该类算法进行了检验,仿真结果表明,该类算法计算量小、稳定区域大、精度高,在半实物仿真中具有一定的优越性.     

数字水印技术研究及其matlab仿真

随着网络技术和数字技术的发展,数字水印在版权保护、数据鉴别、数字产品认证领域有着广泛的应用前景。本文介绍了数字水印的基本原理,并选取了离散余弦变换（DCT）算法在MATLAB环境下实现了数字水印的嵌入和提取。     

数字低频滤波器的设计与仿真

本文介绍了数字滤波器的设计方法,深入探讨了数字滤波器系统结构和特点,并运用相关理论与方法提出了有限冲激响应（FIR）滤波器的设计及仿真。     

被动式导引头数字仿真

导引头作为精确制导武器能否准确攻击目标的关键,其作用是建立弹身与目标的相对位置,控制导弹攻击目标.文中仿真系统相对于其他导引头的仿真实现更注重于从功能的角度出发,模拟导引头运行过程中遇到的干扰,实现导引头攻击目标的过程,完成了导引头的任务.从通用的角度对导引头进行了功能性的仿真,根据输入的雷达信号的参数,经过接收机噪声,干扰,大气环境,信噪比等模型的建立和计算,得出导引头的最大作用距离,发现目标概率,目标的相对坐标和俯仰、方位角,提供给弹身进行姿态控制,从而准确地攻击目标.在该系统中同时进行了诱饵模型的建立,旨在对导引头进行拉偏.它的模型实现可以作为一个独立的攻击过程存在,同时可以作为一个大型系统的部分模块存在,配合完成整个仿真任务.这样的一套数字仿真,已经成功的应用于大型的基于HLA的闭环系统中,得到了有效的验证.     

数字仿真应用科学

数字仿真应用科学,如同其它学科的应用科学一样,也是包括应用理论和应用技术(工程技术、生产技术等)两部分.数字仿真应用理论,按仿真对象不同,可分为连续系统仿真、离散事件系统仿真、连续一离散混合系统仿真、复杂系统仿真来分别加以阐述,而数字仿真应用技术可按构造仿真、实况仿真、虚拟仿真来分别给以说明.如今数字仿真的应用,日益广泛,正在向普适化迈进.