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虚拟人运动仿真研究

作　者: 韩晓宁
导　师: 姜昱明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 虚拟人运动控制逆运动学动力学运动融合
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 267次
引　用: 4次
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内容摘要

虚拟人运动研究涉及到计算机图形学、运动学与动力学、人工智能、虚拟现实等多个学科，是一个交叉应用学科，而且具有很多实际应用背景。本文在计算机图形学和计算机动画等领域的理论基础上，对虚拟人行走和跑动的运动控制进行了研究。首先，采用骨架模型结合逆运动学和动力学约束仿真了人体行走，取得了很好的逼真性；同时运用逆运动学和关键帧方法仿真了人体跑动，取得了较好的实时性。然后，进一步考虑了人体行走中所受外力的影响，建立了脚一地面接触模型，运用力学原理仿真了人体行走，仿真结果验证了本文中模拟方法的可行性。最后，运用运动融合方法较好的实现了人体行走和跑动之间的运动切换。文章结尾给出了下一步工作需要进行的几点改进。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-15
  1.1 虚拟人仿真技术的课题背景和发展前景  7-9
  1.2 国内外研究动态和水平  9-14
    1.2.1 人体运动控制技术研究现状  9-10
    1.2.2 人体运动模型  10-12
    1.2.3 人体运动控制技术  12-14
  1.3 论文内容安排  14-15
第二章虚拟人运动控制算法  15-29
  2.1 人体骨架模型  15-19
    2.1.1 人体模型层次结构  15-17
    2.1.2 关节模型  17-18
    2.1.3 人体运动结构分析  18-19
  2.2 关键帧方法  19-21
  2.3 基于逆运动学的控制方法  21-23
    2.3.1 逆运动学的概念  21-22
    2.3.2 求解逆运动学问题的方法  22-23
  2.4 基于动力学的运动控制方法  23-28
    2.4.1 动力学的概念  23-24
    2.4.2 基本运动方程  24-25
    2.4.3 动力约束模型分类  25-28
  2.5 小结  28-29
第三章虚拟人行走和跑动仿真  29-41
  3.1 基于逆运动学和动力学约束的虚拟人行走仿真  29-35
    3.1.1 行走分析和模型的建立  29-32
    3.1.2 行走过程中逆运动学的数学描述和动力学约束的运用  32-35
  3.2 基于逆运动学和关键帧的虚拟人跑动仿真  35-38
    3.2.1 跑动模型的分析  35-37
    3.2.2 跑动过程的分析  37-38
  3.3 仿真结果  38-40
    3.3.1 行走仿真  38
    3.3.2 跑动仿真  38-40
  3.4 小结  40-41
第四章基于动力学的虚拟人行走仿真  41-47
  4.1 多维动态模型  41-44
    4.1.1 模型的建立  41-42
    4.1.2 地面反作用力  42-44
  4.2 控制系统  44-45
    4.2.1 驱动扭矩  44
    4.2.2 控制算法  44-45
  4.3 仿真结果  45-46
  4.4 小结  46-47
第五章基于运动融合技术的虚拟人运动切换  47-53
  5.1 运动融合技术  47-49
    5.1.1 运动融合的基本思想  47-48
    5.1.2 时间变换  48-49
  5.2 基于运动融合技术的运动切换  49-51
    5.2.1 实现原理  49-50
    5.2.2 行走和跑动的运动切换  50-51
  5.3 仿真结果  51-52
  5.4 小结  52-53
第六章时空约束和运动捕获的控制方法  53-59
  6.1 时空约束方法  53-54
    6.1.1 时空约束  53-54
    6.1.2 目标函数  54
    6.1.3 求解方法  54
  6.2 运动捕获方法  54-57
  6.3 小结  57-59
结束语  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-67
论文发表情况  67

虚拟人运动仿真研究

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