面向人機(jī)工程仿真的虛擬人體運(yùn)動(dòng)控制技術(shù).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)軟硬件、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)以及人工智能等技術(shù)的發(fā)展，融合了這些因素的計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程正獲得越來越廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。 許多復(fù)雜高級(jí)的人機(jī)評(píng)價(jià)方法需要獲取人體多種數(shù)據(jù)，包括骨骼、肌肉等的位置以及狀態(tài)等，因此，簡(jiǎn)單的棒模型已經(jīng)漸漸無法滿足越來越高級(jí)的人機(jī)評(píng)價(jià)的需要，而必須提供真實(shí)的虛擬人體模型。 而在人機(jī)仿真方面，現(xiàn)有的多種動(dòng)畫生成算法則多適用于娛樂游戲等行業(yè)，或重視視覺效果甚于生理上的合理性，

2、或計(jì)算復(fù)雜不適于進(jìn)行實(shí)時(shí)應(yīng)用，總之各有利弊。運(yùn)動(dòng)捕獲方法雖然真實(shí)，但捕獲過程中所使用的人體結(jié)構(gòu)卻偏于簡(jiǎn)單，與人體的真實(shí)情況有所差別，因此有必要研究如何改善人機(jī)工程仿真的真實(shí)度。本文針對(duì)這兩方面進(jìn)行了一定的改進(jìn)和創(chuàng)新。 首先本文以解剖學(xué)為依據(jù)，建立了一個(gè)較為復(fù)雜但更加真實(shí)的虛擬人體骨骼層模型。為進(jìn)一步的肌肉層定位以及高級(jí)的人機(jī)評(píng)價(jià)方法實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。其次本文提出了一種通過使用施加約束的逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)方法，在不同結(jié)構(gòu)的虛擬人體模型之間進(jìn)行

3、運(yùn)動(dòng)重定向，同時(shí)滿足時(shí)空約束以及人體生理約束。從而得以利用各種不同的運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)，獲得效果逼真的人機(jī)仿真動(dòng)畫。 在綜合介紹了計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程的一些背景知識(shí)和研究現(xiàn)狀之后，本文第二章介紹了基于解剖學(xué)所建立的虛擬人體模型，并對(duì)人體的部分生理約束以及運(yùn)動(dòng)表示有所描述；本文第三章詳細(xì)介紹了在不同結(jié)構(gòu)的虛擬人體模型之間進(jìn)行運(yùn)動(dòng)重定向的方法；本文第四章詳細(xì)介紹了逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)的幾種方法以及如何在這些方法上施加約束；本文第五章介紹了計(jì)算機(jī)輔助人