基于慣性數據的人體姿態(tài)實時三維重構關鍵技術研究.pdf

1、隨著虛擬現實技術的快速發(fā)展，虛擬人的運動仿真成為虛擬現實領域中的一個重要的研究方向，在醫(yī)學領域、游戲娛樂領域、工業(yè)控制領域、影視動畫領域以及軍事訓練領域都有著非常廣泛的應用。對基于MEMS慣性動作捕捉的虛擬三維人體模型運動重構技術的研究，對研究者來說是一個巨大挑戰(zhàn)，因為要同時保證運動跟蹤的實時性和逼真性，但是對虛擬現實技術的發(fā)展卻具有深遠的意義。
　　本文對基于慣性運動數據的虛擬三維人體模型運動重構關鍵技術進行了研究，其中包括三維

2、人體模型的個性化定制、基于抽象人體骨架結構的人體運動驅動原理，以及運動姿態(tài)數據插值算法。
　　本文首先提出了一種基于人體樹狀層次結構的個性化定制三維人體模型的方法，該方法是根據測量的人體特征尺寸以及標準三維人體模型對應的標準特征尺寸，得到特征部位的高度和圍度調節(jié)因子，利用插值后的調節(jié)因子對標準的三維人體模型的各個身體部位進行相應調整，從而得到了與用戶相對應的具有個性化的三維人體模型。
　　然后確定三維人體模型的驅動方法，將人

3、體復雜的骨骼結構進行抽象化，抽象為具有11塊關鍵骨骼的樹狀人體模型，利用基于正向運動學的運動驅動方法來驅動三維人體模型運動，并且利用了骨架子空間皮膚變形技術對皮膚進行變形。
　　為了使三維人體的運動更加自然逼真，本文對運動姿態(tài)數據進行了插值操作，并比較分析了各種方位插值方法，考慮到運動仿真的實時性，本文選擇的是基于四元數的球面線性插值與一般線性插值相結合的方法。
　　最后，基于OpenGL圖形庫和C++編程語言，本文給出了各