面向人機工程仿真的虛擬人體運動控制技術(shù).pdf

1、隨著計算機軟硬件、計算機圖形學(xué)、計算機輔助設(shè)計、虛擬現(xiàn)實以及人工智能等技術(shù)的發(fā)展，融合了這些因素的計算機輔助人機工程正獲得越來越廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。 許多復(fù)雜高級的人機評價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，簡單的棒模型已經(jīng)漸漸無法滿足越來越高級的人機評價的需要，而必須提供真實的虛擬人體模型。 而在人機仿真方面，現(xiàn)有的多種動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、或計算復(fù)雜不適于進行實時應(yīng)用，總之各有利弊。運動捕獲方法雖然真實，但捕獲過程中所使用的人體結(jié)構(gòu)卻偏于簡單，與人體的真實情況有所差別，因此有必要研究如何改善人機工程仿真的真實度。本文針對這兩方面進行了一定的改進和創(chuàng)新。 首先本文以解剖學(xué)為依據(jù)，建立了一個較為復(fù)雜但更加真實的虛擬人體骨骼層模型。為進一步的肌肉層定位以及高級的人機評價方法實現(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動學(xué)方法，在不同結(jié)構(gòu)的虛擬人體模型之間進行

3、運動重定向，同時滿足時空約束以及人體生理約束。從而得以利用各種不同的運動捕獲數(shù)據(jù)，獲得效果逼真的人機仿真動畫。 在綜合介紹了計算機輔助人機工程的一些背景知識和研究現(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，并對人體的部分生理約束以及運動表示有所描述；本文第三章詳細介紹了在不同結(jié)構(gòu)的虛擬人體模型之間進行運動重定向的方法；本文第四章詳細介紹了逆向運動學(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算機輔助人