虛擬人建模及游泳運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、人工智能等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，虛擬人行為研究的應(yīng)用范圍越來越廣泛，包括人體語言感知模型的研究、虛擬環(huán)境建模的研究、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、信息與通信技術(shù)、軍事仿真等諸多領(lǐng)域，虛擬人技術(shù)已經(jīng)日益廣泛的滲透到人們的日常生活當(dāng)中。虛擬人技術(shù)的研究主要圍繞著虛擬人幾何建模方法和運(yùn)動(dòng)建模方法來進(jìn)行的，本文研究人體的游泳運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)主要包括以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：虛擬人體的幾何建模，虛擬人體的游泳運(yùn)動(dòng)建模。

2、 當(dāng)前虛擬人幾何建模方法主要采取如下幾種幾何模型：棒狀體模型，表面模型，體模型，多層次模型。由于本文重點(diǎn)在于研究虛擬人體運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，而運(yùn)動(dòng)主要由底層的骨骼驅(qū)動(dòng)，這里只從骨架層對虛擬人進(jìn)行建模。為了建模的需要，將人體結(jié)構(gòu)簡化成23個(gè)骨骼和23個(gè)關(guān)節(jié)的連接體，骨骼和關(guān)節(jié)連接成樹形結(jié)構(gòu)。骨骼的父親和兒子是關(guān)節(jié)，骨骼可以有零個(gè)或多個(gè)子關(guān)節(jié)；關(guān)節(jié)的父親和兒子是骨骼，關(guān)節(jié)只能有一個(gè)父骨骼和子骨骼。骨骼在運(yùn)動(dòng)中不發(fā)生形變，因此我們將人體骨骼系統(tǒng)看成

3、是一個(gè)多剛體系統(tǒng)來研究。 本文研究的是人體的游泳運(yùn)動(dòng)，人體游泳運(yùn)動(dòng)是一個(gè)周期性的運(yùn)動(dòng)，按人體手臂的運(yùn)動(dòng)，游泳運(yùn)動(dòng)包括拉水、推水和空中擺臂三個(gè)時(shí)期。根據(jù)運(yùn)動(dòng)疊加的思想將人體運(yùn)動(dòng)細(xì)分為4個(gè)階段，然后分別對這四個(gè)階段進(jìn)行建模，生成游泳運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵幀動(dòng)作。在關(guān)鍵幀求解過程中，使用CCD（Cyclic—Coordinate Descent）算法來解決逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，接著采用基于四元素的球狀線性插值來對關(guān)鍵幀插值生成中間幀。本文的虛擬人游泳運(yùn)動(dòng)