虚拟人建模及游泳运动控制技术的研究.pdf

摘要随着计算机应用技术、计算机动画、生物力学、机械学、人工智能等相关学科的发展,虚拟人行为研究的应用范围越来越广泛,包括人体语言感知模型的研究、虚拟环境建模的研究、计算机辅助教学、信息与通信技术、军事仿真等诸多领域,虚拟人技术已经日益广泛的渗透到人们的日常生活当中。虚拟人技术的研究主要围绕着虚拟人几何建模方法和运动建模方法来进行的,本文研究人体的游泳运动控制技术主要包括以下两个方面的内容:虚拟人体的几何建模,虚拟人体的游泳运动建模。当前虚拟人几何建模方法主要采取如下几种几何模型:棒状体模型,表面模型,体模型,多层次模型。由于本文重点在于研究虚拟人体运动控制技术,而运动主要由底层的骨骼驱动,这里只从骨架层对虚拟人进行建模。为了建模的需要,将人体结构简化成�个骨骼和�个关节的连接体,骨骼和关节连接成树形结构。骨骼的父亲和儿子是关节,骨骼可以有零个或多个子关节;关节的父亲和儿子是骨骼,关节只能有一个父骨骼和子骨骼。骨骼在运动中不发生形变,因此我们将人体骨骼系统看成是一个多刚体系统来研究。本文研究的是人体的游泳运动,人体游泳运动是一个周期性的运动,按人体手臂的运动,游泳运动包括拉水、推水和空中摆臂三个时期。根据运动叠加的思想将人体运动细分为�鼋锥危�缓蠓直鸲哉馑母鼋锥谓�薪�#��捎斡�运动的关键帧动作。在关键帧求解过程中,使用�����.�����算法来解决逆运动学问题,接着采用基于四元素的球状线性插值来对关键帧插值生成中间帧。本文的虚拟人游泳运动路径是手工指定的,路径的拐角处采用了���样条曲线对人体重心轨迹进行拟合,并引入了步长、步频等特征参数来实现游泳运动姿态的多样化。最后系统运行结果表明采用以上方法能生成流畅的人体游泳运动过程。关键词:几何建模,游泳运动建模,逆运动学,��惴ǎ�脑K�武汉理工大学硕士学位论文����
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硌~期:蝉岁研究生�┟�:和�、诸导师�┟�:拯兹影�掌诤�取****独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学和其它教育机构的学位和证书而使用过的材料。与我一明并表示了感谢。学校有权保留交向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息服务。�C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑��
第��引言��课题背景��.�侍獾奶岢�虚拟现实�虺芕�,又称灵境技术【�浚�且猿两�浴⒔换バ院凸瓜胄晕�基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空问、时间以及其他客观限制,感受到真实世界中无法亲身经历的体验。虚拟现实是在计算机中构造出一个形象逼真的模型。人与该模型可以进行交互,并产生与真实世界中相同的反馈信息,使人们获得和真实世界中一样的感受。当人们需要构造当前不存在的环境�侠硇槟庀质�、人类不可能达到的环境�湔判槟庀质�或构造纯粹虚构的环境�榛眯槟庀质�以取代需要现实中比较重要的部分