数字娱乐领域中的虚拟人情绪表现模型研究

数字娱乐的本质是创造用户的情绪体验,构造具有情绪表现力的虚拟人是数字娱乐领域的关键目标。虚拟人是完全由计算机系统生成的三维图形实体,他们能够在虚拟世界中模拟真人的各种特征。讨论了数字娱乐领域对虚拟人情绪表现模拟的需求,概括了国际上虚拟人情绪模型的研究现状,提出了虚拟人情绪表现模型研究的一些新方向。可以将虚拟人视为一个智能主体,将虚拟人的情绪表现模型和认知活动结合起来。为了充分地描述情绪决策过程中信息的不确定性,应采用软计算方法,建立虚拟人情绪表现模型。     

基于PIK算法的虚拟人下意识行为研究

随着虚拟人运动控制研究的逐步发展,人们对虚拟人运动的＂类人性＂提出了更高的要求,有必要对虚拟人的下意识行为进行一定的研究。根据下意识行为生成机理,创建下意识行为智能体,对智能体进行参数设计,确立下意识行为生成方式;构建下意识行为单元,根据智能体＂指令＂选择对应的下意识行为,利用姿态样本库,依据特定任务约束,生成带优先级的逆向运动学（PIK）算法计算需要的初始姿态;参照初始姿态,利用PIK算法对所有任务约束按优先级顺序进行IK迭代求解,生成关键帧,实现下意识行为的生成。实验结果表明,通过使用PIK算法,生成了逼真的下意识行为,大大提高了虚拟人运动的＂类人性＂。     

基于Direct3D逼真中国手语合成技术研究及应用实现

给出了一种基于Direct3D逼真的中国手语合成技术研究和实现方法.同时也提出了一种基于上下文相关的虚拟人手劳动作平滑算法.最后,将这些研究方法和虚拟人合成技术应用到奥运手语互动教学网页系统中并实现了该系统.     

一种基于心理学的智能虚拟人动机模型

虚拟人是现代计算机游戏的重要组成部分,智能虚拟人的研究是人工生命和计算机动画交叉融合的新领域.智能虚拟人能够在一定的虚拟环境下自行做出适当的决策.可信的虚拟人不仅要有行为和情绪,而且也要有丰富的动机.运用模糊数学的方法和心理学理论,提出了情绪和动机的形式化描述,建立了动机的一种可计算模型,该模型集成了刺激、知觉、个性、动机和情绪.一种基本情绪的激发不仅和外部刺激有关,而且也与动机和个性相关,情绪状态是基本情绪状态的合成.     

虚拟人的行为规划模型研究

基于智能主体理论,提出了虚拟人的结构体系。虚拟人的结构体系包括感觉模块、知觉模块、规划模块、行为模块、行动模块、数据库模块、知识库模块、情绪模块、内部变量模块、运动控制模块。这些模块集成为一个整体。本文着重介绍规划模块和行为模块的功能。虚拟人的行为用产生式规则来描述,每条产生式规则具有不同的优先度,可以在不同的行为之间建立合成运算,采用抑制增益系数和疲劳系数来表现行为的时序特征。最后,在微机上实现了一个基于本文模型的虚拟人行为动画系统。     

基于人工势场法的虚拟人足迹规划

给出了一种基于人工势场法的虚拟人足迹规划方法。提出了一种足迹计算方法,通过计算势场力决定虚拟人的前进方向,计算得到虚拟人的足迹;设计了一种足迹分解方法,计算得到虚拟人大角度转弯时的足迹。运用该算法在固定及移动障碍物环境以及多人环境下进行仿真,模拟虚拟人前进方向随时发生变化的避障行走,计算虚拟人从初始点到目标点的足迹,也对大角度转弯情况进行了仿真。仿真结果证明了算法的可行性。     

基于关键视频帧跟踪数据的三维虚拟人动画

根据VRML中H-anim标准对虚拟人进行几何建模.在虚拟人文件导入过程中,利用有限状态机(FSM)对文件进行解释,为便于虚拟人的显示及控制,以树型数据结构表示虚拟人几何数据,完成了一个用于三维虚拟人动画的开发包VHASDK.建立了人体运动中世界坐标系及各关节点的局部坐标系,利用逆运动学计算出关键帧中人体各关节点相对于初始状态下的位移向量及旋转轴角,在虚拟人的动画过程中对关节点旋转采用四元教球形线性插值法进行平滑处理.最后完成了一个原型系统,采用多个虚拟人及多种人体运动方式进行了系统验证.     

基于逆运动学的虚拟人行走

研究了虚拟人的行走模型和基于逆运动学的运动控制方法。首先对虚拟人的行走模型进行了分析,然后对运动学和逆运动学中的核心问题雅可比矩阵的构建及其伪逆矩阵的求解进行了探讨,最后结合关键帧技术实现了虚拟人行走运动控制的仿真系统。     

基于RRT的虚拟人双臂操控规划方法

虚拟人双臂的操控规划是智能化工程虚拟人研究的一项关键技术,在手臂和操控对象形成的闭环运动学约束下如何有效采样手臂配置空间是其面临的主要困难.面向复杂虚拟环境下的产品装配、维修动作仿真等问题,该文基于双向平衡、朝向目标的启发式RRT算法,结合手臂快速逆向运动学方法,提出了一种虚拟人双臂的操控规划方法.该方法的有效性通过实验得到验证.     

洗消分队战术技术仿真训练系统研究

简介了系统的基本架构,分析了研究过程中使用的主要关键技术:基于XML的三维场景生成与行动规划、基于目标对象表面分解的碰撞检测、基于骨骼动画的虚拟人动作控制、基于层次分析法的训练评估。洗消分队战术技术仿真训练系统集战术训练和技术训练于一体。实际应用表明,除降低训练成本、提高训练效率外,该系统还可以根据训练目的灵活集成与扩展。采用的关键技术可以作为解决仿真领域中场景自动生成与行动规划、精确碰撞检测、虚拟人行为控制、训练评估等问题时的有益参考。     

液压集成系统智能化虚拟设计中的核心算法研究

通过对液压集成系统设计中存在的问题进行分析,提出以集成块布局布孔集成方案的智能优化设计算法为核心,以具有沉浸感的虚拟现实环境为人机交互界面的智能化虚拟设计新方法。针对集成块这种复杂的立体空间带约束布局问题,介绍了智能型虚拟设计系统的构造方案,重点对其核心算法—运用智能计算方法及其混合优化策略实现集成块布局布孔自动优化设计的方法和实现技术进行阐述,为建造高度智能的液压集成块虚拟设计系统提供了可靠的理论依据。     

基于智能优化算法的T-S模糊模型辨识

将智能算法应用在T-S模糊模型的辨识方面,是模糊系统辨识的一种新途径。文中对几种智能优化算法,如遗传算法(genetic algorithm, GA)、粒子群(particle swarm optimization, PSO)算法、菌群优化(bacterial foraging optimization, BFO)算法等的优化原理和在模糊辨识方面的应用现状进行了综述和分析,并给出了它们在T-S模糊模型辨识中对参数进行优化的过程。最后将这些优化方法用于一非线性动态系统的建模,并对仿真结果进行了对比和详细的分析,为进一步了解这几种优化方法在模糊模型辨识参数优化方面的作用提供了仿真实验依据。     

制粉系统智能解耦控制的分布式仿真实验平台

钢球磨煤机制粉系统具有强耦合、非线性、大时滞等综合复杂性,为解决其智能解耦控制技术的工程化验证问题,建立了制粉系统智能解耦控制的分布式仿真实验平台。该实验平台由优化计算机、集散控制系统(DCS),仪表与执行机构的虚拟装置和模拟现场制粉系统的对象计算机组成。在对象计算机上,通过MATLAB和组态软件之间的无缝链接,有效地模拟制粉系统的输入输出特性。该实验平台的所有过程信号与工业现场一致,实验结果表明它可以有效地从工程角度验证智能解耦控制系统的控制性能。     

基于攻防对抗仿真的虚拟战场技术研究

介绍了虚拟战场攻防对抗仿真概念的内涵和体系，以及国内外发展现状；主要提出了在虚拟战场下以复杂环境中多传感器多源数据仿真采集平台、基于移动Agent海量数据融合与协同决策智能仿真平台、面向三维实空间仿真的大型虚拟战场攻防对抗分布式显示平台为主的研究内容，同时讨论了关键技术和技术难题；最后概述了虚拟战场攻防对抗的仿真技术的发展趋势。     

船舶航向-主机综合智能控制的虚拟仿真

提出并实现一种基于虚拟现实技术的船舶航向与主动力装置综合智能控制的可视化交互式仿真系统。论文建立了状态空间型船舶平面运动数学模型,给出该仿真系统的结构,讨论了系统的主要功能。本仿真系统支持红外跟踪立体眼镜,立体头盔等虚拟现实视觉设备并具有立体机舱声音效果。论文给出部分具有沉浸感的三维船舶运动和主机控制的虚拟现实仿真场景。     

基于多准则交互膜进化算法的UAV三维航迹规划

针对智能优化算法在无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)三维航迹优化中搜索复杂度较高、容易陷入局部最优的问题,提出一种基于嵌套式细胞膜结构的多准则交互式多目标进化算法。以建立的多目标航迹评价模型来克服航迹评价加权求和的不足;同时在应用降维离散缩减寻优空间的基础上,采用萤火虫算法和人工蜂群算法作为不同膜内优化准则,利用膜系统计算的并行性和膜内信息交互优势提高算法性能;并对膜内进化规则进行非支配排序、搜索加权等改进,实现了UAV三维多目标航迹寻优。仿真实验表明,所提方法在有无威胁两种环境下均能快速搜索到不同侧重目标的相对最优航迹,证明了该方法的有效性。     

虚拟现实仿真下的序贯决策优化研究

通过构造虚拟现实仿真环境,利用仿真模型对系统的直观描述性,对系统的运行状况进行模拟,并为决策者提供了一个观察系统运行的虚拟空间,决策者可以"进入”到系统内部,根据观察到的系统状况及个人的偏好,在虚拟环境中进行一系列的决策.由于现实系统中,系统状态转移概率以及报酬函数往往不能显式得到,所以传统方法无法求解序贯决策问题.作为一种新的思路,利用仿真优化算法,根据仿真运行提供的定量信息,利用虚拟现实的环境,实现序贯决策过程的优化,最终可以得到最优或满意的决策策略.     

群体智能算法搜索策略的性质及对停滞现象的影响

群体智能算法模拟生物进化或动物群体协作的搜索机制, 其目标是快速有效地搜索复杂优化问题的解空间, 寻求全局最优解. 本文通过对群体智能算法的搜索机理进行分析, 根据在搜索过程中解集内部结构变化的性质定义了解集多样度, 并在此基础上研究了两种基本的搜索策略--多样化搜索和集中化搜索对解集进化过程中的停滞性的影响, 证明了集中化搜索不可避免地使解集中的候选解逐渐趋于单一, 是导致算法停滞收敛的主要原因; 而多样化搜索能从任何候选解出发搜索到整个编码空间中的任一个点, 即整个空间是多样化搜索的可达域, 但将使算法不收敛. 本文采用三类典型的群体智能算法: 遗传算法、蚁群算法和粒子群算法进行了实验, 验证了上述分析结论的正确性.     

虚拟自主汽车的动态几何视觉模型研究及实现

虚拟自主汽车是驾驶员和汽车封装起来的“人-机系统”的几何、感知、行为等特性在虚拟空间中的数字化表示，研究虚拟自主汽车视觉感知模型对建立真实的自主汽车智能行为起到关键的作用。通过分析驾驶员的视觉特点和传统几何视觉模型不足的基础上，给出一种分层的、动态的虚拟自主汽车双眼立体几何视觉模型：引用车速过滤机制和注意力过滤机制对自主汽车的视觉局限性进行分层，引用注意熵对虚拟自主汽车的注意力进行自主定量分配，利用假记忆库模拟短时记忆信息沉淀到长时记忆信息中的学习记忆过程．然后利用假视野缩小视觉模型感知环境的范围。最后用EONStudio虚拟现实软件将此模型三维可视化。     

虚拟环境下的复杂变速箱交互式装配仿真平台

为解决虚拟装配存在人机交互度、行为仿真与用户设计效果不佳等问题。以大型拖拉机变速箱为对象,研究了多碰撞体的齿轮动力学运动与行为仿真方法,提出了基于轴和面约束的多零件模型在虚拟环境中的定位方法,开发了人机交互式的虚拟环境,每帧消耗的时间约为10 ms,实现了复杂变速运动行为及其仿真。同时虚拟装配模块里配置了AR接口,可通过手式进行主动式智能虚拟装配。试验表明,系统能按照用户需求进行主动式的虚拟装配、干涉检测、学习装配知识、方案设计、提示装配错误等,为复杂变速箱的虚拟制造与装配提供了仿真平台,平台具有可扩展性。