自动匹配虚拟人模型与运动数据

使用运动数据驱动虚拟人模型运动是人体运动仿真的常用方法.通常,运动数据本身定义了适合该运动数据的骨架结构,这要求被其驱动的虚拟人模型也必须有相匹配的骨架定义.提出了一种推迟到运动数据导入时再为模型生成骨架结构的基于语义分析的懒匹配算法(lazy match based on semantic analysis,简称LMSA),该算法先用一组平行平面切分人体模型以生成备选关节点集,并在导入运动数据后对备选关节点集和运动数据的骨架结构进行语义分析,匹配具有相同语义的备选关节点和骨架结构的各关节,使已有的虚拟人几何模型能够直接应用于具有不同骨架结构的人体运动数据.     

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.     

基于运动捕捉数据的虚拟人建模及运动仿真

虚拟人运动具有深远的理论价值及广阔的应用前景.但是因为运动形式多样导致动特性复杂,计算难度大,现有的虚拟人运动仿真系统很难同时保证仿真的实时性和真实性.根据快速发展的运动捕捉技术,为解决上述问题,采用一个虚拟人运动仿真系统.首先建立既计算简单又显示逼真的虚拟人模型,可根据运动捕捉数据对虚拟人模型进行仿真.实验结果表明,方法可以在保证时间复杂度的基础上逼真地运用运动捕捉数据驱动虚拟的运动.经实验证明,虚拟人运动仿真方法,可以应用于智能人机交互领域中.     

虚拟人动机驱动的自主情绪模型研究

模拟虚拟人的各种情绪计算模型在很多领域具有重要意义,一个可信的虚拟人不仅要有3维几何形状,而且也要具有自主的情绪。基于已有的情绪模型研究,建立了一种新的基于动机驱动的自主情绪模型。根据心理学和认知科学,提出了虚拟人的认知结构,该结构集成了知觉、情绪、心境、个性和行为。构建了内部动机和外部刺激的一种形式化描述,基本情绪强度可以采用这种模型来计算,而情绪状态是各种基本情绪状态的合成。为了实现情绪的自适应,提出了情绪的增强学习方法。在微机上实现了一个包含虚拟人的3维虚拟场景,这种新的情绪模型能够使虚拟人的自主情绪表现更加可信,实验结果表明了该方法是有效的。     

一种具有逼真效果的虚拟人动画生成方法

针对传统的虚拟人动画逼真度低、动画生成复杂、且动画存在飘移现象的问题,提出了一种基于视频关键帧获取运动数据的虚拟人动画生成方法。首先利用线性混合蒙皮算法建立了新的人体几何模型;其次利用正向运动学方法驱动虚拟人的骨骼模型,并利用平移补偿原则消除虚拟人运动中的飘移现象;最终实现了基于双目正交视觉获取关节运动参数的虚拟人动画。实验结果表明,新方法能逼真地模拟真实人体动作,且方法易于实现、实用性强。     

虚拟人运动中受扰的平衡保持算法

为了更加真实且实时地模拟运动中虚拟人恢复平衡的反应动作,提出一种针对受到外界作用力扰动的虚拟人平衡保持算法.首先通过虚拟人质心位移和速度来判断平衡性;然后借助生物力学的研究成果设计了具有人体特性的虚拟人运动受扰后的平衡保持方法,并用动力学进行模拟,驱动虚拟人完成平衡恢复.实验结果表明:该算法计算效率高,符合人体的生物力学特性,并且具有良好的交互性与较好的视觉效果,适用于虚拟人动画合成.     

虚拟人骨骼结构的多刚体系统建模方法研究

提出了一种虚拟人骨骼结构的多刚体系统模型,可有效地克服DH表示法只能适用于单链结构的缺陷．首先通过合理的简化与假设,给出了一种16关节、39自由度的虚拟人简化模型;然后将该虚拟人模型抽象成为一个各肢体间通过机械转动铰相连的多刚体系统;最后引入树模型与低序体阵列来表达虚拟人的骨骼结构．分析结果表明,文中方法除能够自然地表达虚拟人的复杂分支结构外,还可以容易地实现虚拟人模型的任意分辨率扩展,并具备递归计算的优点,具有广泛的适用性。     

虚拟人环境感知的仿真方法研究

针对目标驱动的追击问题,将视线升维为柱体的视线筒,提出了一种虚拟人环境感知的筒视线方法.根据虚拟人所处的环境和行进速度,以变频方式、周期性地向目标发射筒视线,根据该筒视线与环境中障碍物的各碰撞点的信息和预先设置的行动推理知识库,确定虚拟人的追逐行动;为不完全可知的、动态虚拟环境中的目标追击问题提供了一种新的解决方案.该方案抛开了基于传统视野范围的拟人方式,以通过性的感知为中心,形成虚拟世界的互动性感知标准,建立虚拟人自身的感知功能,取得了更加逼真的仿真效果.原型系统验证了该方法的可行性和有效性.     

情绪和动机驱动的虚拟人自适应感知模型

通过引入注意力机制,以愉悦度、激活度、优势度(PAD维度)观测模型为理论基础,以OCC(Ortony-CloreColins)情绪模型为情绪选择范围,提出一种适用于3D动漫游戏的虚拟角色多通道自适应感知模型.该模型侧重于研究情绪状态对虚拟角色动态感知和动机的影响,考虑生理状况(体力)对感知的影响,通过行动、评估、行动周期模型驱动虚拟人的感知和动机,并以有限状态机实现虚拟人在不同需求下的情绪转换.最后设计并实现了一个基于本模型的虚拟人寻找目标物的原型系统.实验结果表明,文中模型能在较大程度上保持游戏的高可信性、趣味性和沉浸感.     

虚拟维修中虚拟人的动作模型设计

提出了一种基于维修任务分解的虚拟人动作模型设计方法,将虚拟维修任务分解为三个过程,建立了三个相应的维修动作层次化模型,阐述了维修动作的分类与设计,并将维修动作模型应用到了虚拟维修过程中.实验结果表明,基于维修任务分解的虚拟人动作模型可以有效地将虚拟人技术应用到虚拟维修中,大大提高了虚拟维修的逼真性.