基于慣性數(shù)據(jù)的人體姿態(tài)實(shí)時(shí)三維重構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬人的運(yùn)動(dòng)仿真成為虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域中的一個(gè)重要的研究方向，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、游戲娛樂領(lǐng)域、工業(yè)控制領(lǐng)域、影視動(dòng)畫領(lǐng)域以及軍事訓(xùn)練領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用。對(duì)基于MEMS慣性動(dòng)作捕捉的虛擬三維人體模型運(yùn)動(dòng)重構(gòu)技術(shù)的研究，對(duì)研究者來說是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，因?yàn)橐瑫r(shí)保證運(yùn)動(dòng)跟蹤的實(shí)時(shí)性和逼真性，但是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展卻具有深遠(yuǎn)的意義。
　　本文對(duì)基于慣性運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的虛擬三維人體模型運(yùn)動(dòng)重構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，其中包括三維

2、人體模型的個(gè)性化定制、基于抽象人體骨架結(jié)構(gòu)的人體運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)原理，以及運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)插值算法。
　　本文首先提出了一種基于人體樹狀層次結(jié)構(gòu)的個(gè)性化定制三維人體模型的方法，該方法是根據(jù)測(cè)量的人體特征尺寸以及標(biāo)準(zhǔn)三維人體模型對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)特征尺寸，得到特征部位的高度和圍度調(diào)節(jié)因子，利用插值后的調(diào)節(jié)因子對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的三維人體模型的各個(gè)身體部位進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而得到了與用戶相對(duì)應(yīng)的具有個(gè)性化的三維人體模型。
　　然后確定三維人體模型的驅(qū)動(dòng)方法，將人

3、體復(fù)雜的骨骼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽象化，抽象為具有11塊關(guān)鍵骨骼的樹狀人體模型，利用基于正向運(yùn)動(dòng)學(xué)的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方法來驅(qū)動(dòng)三維人體模型運(yùn)動(dòng)，并且利用了骨架子空間皮膚變形技術(shù)對(duì)皮膚進(jìn)行變形。
　　為了使三維人體的運(yùn)動(dòng)更加自然逼真，本文對(duì)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行了插值操作，并比較分析了各種方位插值方法，考慮到運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)時(shí)性，本文選擇的是基于四元數(shù)的球面線性插值與一般線性插值相結(jié)合的方法。
　　最后，基于OpenGL圖形庫和C++編程語言，本文給出了各