基于Petri网的虚拟人行走动作建模及其仿真实现

提出了一种基于位置／变迁Petri网结构的虚拟人行走动作模型。该模型首先根据人体特征和运动特征计算行走的时间和空间特征参数，进而根据实验数据，通过插值计算生成具体的人体运动，仿真模型框架是基于Petri网实现的，并以面向对象的方法封装了包括行走和爬行等周期性的行走动作。最后，设计并实现了一个仿真演示实例，结果验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于路径变换的虚拟人行走捕获数据的重用

针对行走捕获数据的重用问题,本文提出了一种基于Petri网仿真框架的虚拟人行走动作模型.首先,根据人体生理特征和运动特征计算行走的时空参数;接着,以关节插值的方法从原始捕获数据中生成各帧的关节参数;进而,提出了一种基于路径变换的运动编辑方法,通过对人体基点运动轨迹的位置插值得到沿不同轨迹运动的动画.仿真实例验证了所提方法的可行性与有效性.     

人体运动的形象化建模与仿真

人体运动的仿真在分布虚拟战场环境仿真，灾难救援训练，交互式防暴演习等领域有重要的应用。人体是由200多个关节组成的复杂形体，本文采用层次化，关节化的建模方式对人体进行建模，从实用角度，通过运动学方法得到各关节旋转角，根据研究对象的特点，采用基于多摄象机跟踪固定在人体上的标记点的光学测量方法，在此基础上实现人体空间测量数据到关节运动角度的转换，驱动三维高逼真度人体仿真模型，并应用于战场环境士兵仿真以及救援操作作业人员的仿真应用，取得良好的仿真效果。     

实时可控步长人体腿部连续走动运动生成方法

基于一个不具备精确步长控制的人体自由走动描述模型,提出一种根据单步步长求解对应直线走动运动的迭代算法,步长连续可变.对于相邻不同步长走动运动之间的平滑过渡问题,采用具有保边界特性的Bezier姿势加权进行解决,能够实时生成可控步长的人体腿部连续直线走动运动.在已知步长序列条件下,实时生成腿部连续直线走动运动;能够在已知直线走动距离条件下,实时规划走动步长与走动步数并完成走动运动的实时生成.通过一个连续跨沟直线走动的实时生成实例验证了提出方法的有效性.     

虚拟人运动控制技术的研究

在参阅和分析了大量有关文献的基础上，对现有的各种实现虚拟人运动控制的方法进行了总结，特别是对当前广泛使用的参数化关键帧技术、基于物理的仿真技术、运动捕获技术以及运动编辑技术等，从理论到具体的实现等各个方面都作了详尽的剖析，并对各种方法的优缺点进行了分析，可为深入研究虚拟人的运动控制提供有益的参考。     

虚拟目标轨迹参数化设计与可视化仿真

结合光电测量系统仿真测试需求和虚拟目标的运动特征,提出了一种简便实用的目标运动特征仿真模型,建立了基于此模型的仿真轨迹参数化设计方案,对仿真轨迹的参数化设定、生成流程及轨迹理论跟踪数据的产生进行了论述.在开发的可视化仿真系统中,采用实时交互式设计方式,动态、直观的仿真出运动特征符合要求的目标轨迹,为测量系统图像仿真提供了理论数据和三维场景,是一种高效率的目标运动轨迹仿真手段.     

三维地形中人体运动生成方法

给出了一种适应于三维地形的虚拟人体运动控制方法。首先提出了一种新的足迹生成方法，然后以足迹作为约束，基于简化的三段运动模型，分别用不同的方法生成各部分运动：用曲线拟合身体质心运动轨迹；采用增加约束条件的逆运动学方法生成下肢运动；采用正向运动学插值方法生成上肢运动。综合人体的质心运动、下肢运动和上肢运动，合成了和谐的人体运动。最后，介绍了部分实现与实验结果。实验表明，该方法实时性好，逼真性高，适用于实现复杂三维地形环境中实时三维人体运动的生成与控制。     

面向网络定制设计的虚拟人仿真

为实现适合网络定制设计的虚拟人仿真，提出基于H-anim的虚拟人仿真方法。根据H-anim定义的关节骨架模型，实现了人体的参数化几何建模和关节动画仿真，结合行为模板、规则推理和实例推理构造了人体行为仿真系统。最后介绍了虚拟人仿真在网络家居定制设计中的具体应用。     

虚拟人体运动系统建模方法研究

利用模型研究人体的运动原理和规律,是人体运动研究的一个重要手段和有效工具。本文主要介绍了几种常用的建模方法,其中包括弹簧-阻尼-质量力学模型、多刚体模型、神经-肌肉-骨骼系统模型、基于数字人体图像的模型和基于人工神经网络的模型等方法。并分析了各种方法的特点和适用范围以及建模中存在的难点和关键问题。     

考虑舒适度的人体运动仿真算法

在分析了人体自身的运动反馈控制机理的基础上,引入舒适度作为虚拟人体运动控制的性能指标函数,提出了一种基于舒适度优化的虚拟人体运动控制算法,该算法综合考虑了反向运动学、反向动力学以及人体工效学等因素,避免了单纯从动力学方面求解所带来的虚拟人体动画所隐含的力量冲突,提高了仿真结果的真实性和合理性。利用该算法对人体上肢的运动进行了研究,计算结果和实验结果吻合良好。     

人体力学行为的计算机仿真的发展及其展望

人体运动仿真是由生物力学,计算机图形学,机器人学等学科交叉而形成新兴的研究方向,在许多领域都有着重大的理论和实用价值,本文将总结人体运动的建模与仿真方法,提出一种基于力信息传递的建模方法,并进一步讨论了其未来发展的趋势。     

数字运动员人体模型及其仿真研究

提出了数字运动员的概念，讨论了基于树型的人体结构模型及其逆运动学和动力学模型，最后结合举重运动员的抓举动作介绍了一种基于知识的数字运动员的新型的人体模型的仿真系统结构，其可以很好地解决关节空间的冗余参数的优化问题。     

免疫系统--一个开放的复杂巨系统

免疫系统是人体这个开放的复杂巨系统中的一个子系统，本身具有构成开放复杂巨系统的所有条件。用开放的复杂巨系统的理论和方法重新审视免疫系统会帮助我们提出无穷无尽的问题，这才是研究免疫学的有趣之处。免疫学是近代生物学中发展迅速的学科之一，与人体系统中其它子系统相同，是生命整体的一部分，和大脑同样具有识别能力，但区分“自己”与“非自己”的能力却不同；它给予人类的不仅是保护性还有损伤性。4亿多年的进化，它留给我们的大部分仍是个谜。     

人体热舒适参数与舱室热环境双向耦合研究

现有驾驶舱热系统偏向于研究热环境的气流组织参数,较少考虑甚至不考虑人体热调节的作用,使驾驶舱热系统的仿真结果在评估人体热舒适性时准确度不高.采用CFD(computational fluid ynamics)方法,通过能量方程、RANS(reynolds-averaged navier-stokes)方程以及N-s (...     

"中国力学虚拟人"骨骼系统仿真平台研究

在中国可视人冷冻切片图像序列数据集的基础上,首先通过三次有理B样条曲线拟合获得人体头部、颈椎、胸腔、脊柱、上肢、下肢、手部和足部的骨组织曲线曲面模型;然后定义了中国力学虚拟人的整体坐标系统;最后采用opencascade三维建模算法编程实现了中国力学虚拟人骨骼系统的整体重建,开发了中国力学虚拟人骨骼系统仿真平台软件.该平台可以为航空航天、车辆工程、船舶工业、虚拟手术、医学教学、军事训练、人体生物力学研究、虚拟现实等提供精确的人体计算模型.     

基于导热微分方程新解法的人体温度仿真

传统直角坐标系下的导热微分方程与人体几何特性匹配较差,造成方程求解精确度低,从而引起人体温度仿真值与真实值偏差较大。针对这一问题,文章基于人体椭圆柱体的几何特性,将导热微分方程从直角坐标系转化为椭圆柱坐标系,采用交替方向全隐格式的有限体积法对方程进行离散、求解;同时给定初始温度以及边界条件,对人体温度进行仿真。将本文仿真结果与传统导热微分方程的计算值以及实验值进行对比,得出本文的计算方法正确且计算精度较高。     

基于人因学的工作地设施布局的优化设计研究

用 REBA方法将工作地中人的作业动作因素定量化 ,结合物流因素 ,提出了新的基于人因学的工作地设施布局的优化设计模型 ,综合反映物流优化和人因素优化两个方面 .改进了求解工作地设施布局的遗传算法并应用之对模型求解 .实例研究表明 :利用该模型进行工作地设施布局设计 ,不仅保证作业的高效率 ,同时还能减轻职业性肌肉骨骼损伤的风险 .     

用于实时变形的解剖学人体肌肉建模

多层次人体建模方法利用解剖学原理构造虚拟人，将人体模型分为骨骼层、肌肉层和皮肤层等层次，其中人体肌肉层是影响人体表面状态与变形的重要结构。本文提出了一种基于解剖学的人体肌肉层建模和变形的方法，建模方法考虑了解剖学方面的准确性并适合实时变形模拟。肌肉模型的变形采用轴变形技术与横截面变形相结合的变形方法实现。同时介绍了我们的建模工具，建模人员使用建模工具可方便地构造和编辑人体各部位复杂的肌肉体。模型可以根据建模人员不同的需要，在逼真程度和变形速度上取得满意的折中。实验表明，这是一种有效的建模方法，应用到我们的人体建模系统中取得了良好的效果。此方法也可应用于其它软组织的建模中。     

人机系统可靠性分析的发展

人机系统可靠性在很大程度上取决于人的可靠性,因此,人的失误及其可靠性分析的研究就成为多学科交叉渗透的面向２１世纪的重点研究领域,已上升到一门新学科的高度．本文在论证人可靠性分析的重要性和迫切性的基础上,详细地评述了人可靠性分析的历史背景、研究内容及其应用范围．最后,文中展望了人可靠性分析的研究方向并拓展出相关的研究领域,指出了该学科得以深入发展的研究途径．     

一种用于维修仿真的虚拟人行走规划方法

提出了一种基于自由空间法和环境离散化表示的虚拟人行走规划方法。该方法首先将虚拟环境离散化成为环境图;然后,用启发式A搜索算法获取从初始位置到目标位置的最优路径,引导虚拟人对环境进行漫游;最后,设计实现了一个典型工作环境下的仿真演示实例,仿真和试验结果表明了所提算法的可行性与实用性。