人体运动建模的实时逆运动学算法

人体运动的虚拟仿真及建模是当今计算机图形学研究的一个热点,而逆向运动学方法则是求解人体运动的一项关键技术.为了实现人体运动建模,提出一种新颖的基于人体关节约束的实时逆向运动学算法.首先基于骨骼长度改进了传统的循环坐标下降(CCD)算法,使其生成的运动效果更加流畅自然;然后引入生物分子运动模拟中的SHAKE算法,使短距离运动建模效果更加高效、鲁棒.在此基础上,提出了模拟多个节点同时运动的解析算法,以获得在多个关节点共同作用下的人体运动仿真效果.同运动捕捉的实测数据相比,采用文中算法所得的结果与在视觉效果上非常接近,并通过实验证实了其应用价值.

一种新的虚拟维修手部动作生成方法

在维修仿真中,虚拟维修人员的手部操作起着重要的作用,对维修活动中手部动作的实时、连贯生成问题进行了研究。首先提出了一种包含详细解剖结构的虚拟手模型,其次在分析总结各类虚拟人运动控制算法的基础上,通过加入阻尼系数以克服传统IK算法难于或无法处理的奇异性、冲突性与多目标性问题,改进了阻尼IK方法,并利用Jacobi矩阵的正交投影来处理优先级多约束条件下的手部动作。最后以某型装备车辆的轮胎更换维修任务为例对提出的算法进行了验证和效果评估,表明了所提方法的有效性和健壮性。

一种虚拟维修动作生成的两阶段方法

虚拟维修仿真技术应用越来越广泛。在虚拟维修仿真中,虚拟维修人员的动作逼真性是较为重要的因素之一。对虚拟维修系统中维修动作的实时、连贯生成问题进行研究,提出一种两阶段方法,把虚拟维修动作生成分为目标接近阶段与目标到达阶段。在目标接近阶段应用快速的基于雅可比转置的逆向运动学算法求解;在目标到达阶段,应用线性插值和曲线拟合方法求解。最后在课题中应用该方法成功解决了由收敛性、动作特征等因素引起的动作不连贯,速度不一致问题。

维修仿真中虚拟手动作生成方法研究

在维修仿真中,虚拟维修人员的手部操作起着重要的作用,对维修活动中手部动作的实时、连贯生成问题进行研究。首先提出了一种内含解剖结构的虚拟手模型,然后在分析总结各类虚拟人运动控制算法的基础上,提出一种优先级阻尼IK方法,通过加入阻尼系数来克服传统IK算法无法处理奇异性、多目标冲突性的难题,并利用雅可比矩阵的正交投影来处理多目标约束条件下的手部动作生成,实现IK算法的进一步扩展。最后对虚拟手的指向、握和捏动作进行实际验证,证明所提方法的有效性和健壮性。