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。     

虚拟人行为仿真智能化探讨

在虚拟人－机－环境系统研究中，为了评估人与环境的匹配性和协调性，不仅需要虚拟人具有某些静态属性和一般意义上的肢体运动属性，还需要虚拟人逼真地模拟人类执行各种任务的过程。通常，进行序列运动后目的物的操作由手或脚完成。本文在分析虚拟人运动结构及控制的基础上，研究了虚拟人行走、坐立、弯腰、转体等行为动作的实现方法，提出了虚拟人操作行为连续、复合运动仿真的逻辑步骤，并给出了相应举例。     

基于旋转角度的角色运动建模与控制

要创建深度沉浸的跑步竞赛虚拟环境,则必须建立逼真的虚拟人行为模型.根据跑步时人体四肢和躯干都在绕关节做重复旋转运动的特点,提出一种基于旋转角度的运动行为模型,用于计算人体运动时不同部位的位置,进而求解跑步运动行为.基于该模型开发了一个跑步仿真程序用来仿真虚拟人的跑步动作与姿态.根据该模型构建了数字娱乐划船器,通过三维模型数据的转化、运动者参数的实时采集、虚拟人运动参数的计算,实现了角色的控制.该建模与控制方法可用于网络健身游戏、虚拟人体动画、虚拟机器人的建模与仿真.     

基于关键状态的虚拟人组合任务分层规划方法

运动规划是虚拟人运动合成中的热点和难点.虚拟人通过推理决策,选定最优运动序列完成给定目标.然而现有的运动规划方法由于维数爆炸问题难以规划具有多个子任务的组合任务.为此提出一种基于关键状态的虚拟人组合任务分层规划方法.该方法分为两层:上层的层次增强学习模型在状态空间中稀疏采样并搜索某些局部任务的成功路径,将被访问频次最大的状态作为关键状态从而将组合任务分解为若干子任务;底层的增强学习模型将运动片段抽象为行为,将环境信息抽象为状态,采用试错搜索策略分而治之地规划子任务.合成运动时虚拟人只需遵循各子任务的控制策略,依次选择运动片段并顺序拼接即可.实验结果表明该算法能够生成逼真的虚拟人运动以完成组合任务,并且大大减少规划所需的计算时间和存储空间.     

洗消分队战术技术仿真训练系统研究

简介了系统的基本架构,分析了研究过程中使用的主要关键技术:基于XML的三维场景生成与行动规划、基于目标对象表面分解的碰撞检测、基于骨骼动画的虚拟人动作控制、基于层次分析法的训练评估。洗消分队战术技术仿真训练系统集战术训练和技术训练于一体。实际应用表明,除降低训练成本、提高训练效率外,该系统还可以根据训练目的灵活集成与扩展。采用的关键技术可以作为解决仿真领域中场景自动生成与行动规划、精确碰撞检测、虚拟人行为控制、训练评估等问题时的有益参考。     

模块化自重构机器人变形算法的仿真研究

自重构机器人是一个由众多模块组成的非线性复杂系统,非线性造成的计算复杂性使得传统的控制算法难以解决机器人的运动和变形规划问题。我们提出了一种全离散变形方法,针对不同的系统和不同的任务建立不同的模块运动规则,再由模块根据局部感知信息和相应的运动规则同步运动来获得合理的运动序列,实现全局变形。这可以大大简化自重构机器人变形的复杂性,简化变形步骤,并且实现自重构机器人的自组织变形。本文建立了仿真平台对几个典型的2维系统的变形算法问题进行了研究和验证。     

基于RRT的虚拟人双臂操控规划方法

虚拟人双臂的操控规划是智能化工程虚拟人研究的一项关键技术,在手臂和操控对象形成的闭环运动学约束下如何有效采样手臂配置空间是其面临的主要困难.面向复杂虚拟环境下的产品装配、维修动作仿真等问题,该文基于双向平衡、朝向目标的启发式RRT算法,结合手臂快速逆向运动学方法,提出了一种虚拟人双臂的操控规划方法.该方法的有效性通过实验得到验证.     

基于Agent的网络化防空导弹体系仿真分析

网络化防空导弹体系是未来防空导弹作战体系的发展趋势。作为一个全新的复杂作战体系,采用基于Agent的建模仿真(Agent-based modeling and simulation, ABMS)方法进行仿真分析是支持其论证工作的有效途径。以分布式无中心节点网络化结构为基础,分析了该体系的结构和新型作战特点;设计了基于Agent的网络化防空导弹体系仿真框架,包括仿真实体类型及关系、实体交互框架、Agent内部结构以及行为规则;通过一个作战想定,详细分析了网络化结构下防空导弹体系的信息优势、决策优势和作战优势,并在相关方面提出建议。     

Agent建模的情感集成研究

缺少个体特色的agent在行为模式上往往比较"呆板",而且其行为可以被预测,导致系统的真实性和有效性降低.情感是能够影响人类行为的重要因素,在人类决策中发挥着重要作用.为构建行为更为真实的agent,提出了一种将情感产生机制嵌入到一个成熟的agent体系结构中的方法,依照该方法构建的agent以Soar为基础实现推理和决策,以基于OCC模型的情感模块实现agent情感的生成与更新.同时,文章认为agent的情感状态受其个性、情感历史以及外部刺激决定,并给出了agent情感产生模型,同时分析了情感对agent决策过程的影响机理.最后通过一个具体的仿真实例,验证了基于该框架建立的agent情感和决策的相互影响作用.     

用于决策训练的虚拟人行为认知模型研究

基于人工生命方法和Agent理论,建立了用于井下虚拟现实决策训练的智能虚拟矿工(Intelligent Virtual Miner,简称IVMiner)模型。IVMiner集成了感知、运动、行为、认知等组件,能产生逼真的拟人行为。为了实现IVMiner的复杂行为控制,根据简化的包容式结构,建立了IVMiner的层次化行为控制模型;在认知规划中,研究了虚拟决策训练的任务知识表达模型和IVMiner的路径规划方法,实现了其全局路径规划。最后,在PC机上实现了IVMiner的行为仿真系统,能满足IVMiner的行为控制和初步的决策训练需求。     

车身覆盖件虚拟冲压线系统的设计与实现

介绍虚拟冲压线系统的总体结构、开发流程及其实例。该系统包括工序件的有限元分析、端拾器的虚拟装配设计、运动仿真、系统维护和项目管理等模块。首先对工序件进行有限元分析,给出端拾器夹持位置优化计算的流程图;端拾器的虚拟装配设计是基于Client/Server架构,采用VB6.0对CATIA进行二次开发,通过ADO访问数据库Oracle 9i来进行的;运动仿真主要在CATIAV5的DMU工作平台下完成;系统维护和项目管理是基于Browser/Server的系统的管理功能模块。     

基于游戏引擎的人类行为建模与仿真

为了集中精力研究人类的行为,如何快速、高效地开发针对行为模型的仿真应用是当前的工作重点.基于UT游戏引擎构造逼真的3D虚拟环境,并利用Soar智能引擎进行人类行为建模则可以快速、高效地实现仿真应用,提高开发效率.首先,研究和选取了适合于仿真开发的UT游戏引擎:而后,基于此引擎设计了系统的总体结构,并修改引擎以满足仿真开发的需要:其次,利用一个简单的想定对可视化、实体模型和基于Soar的智能行为的实现进行了详细阐述:最后,讨论了采用该方法的优缺点,并给出了进一步的研究方向.     

协同虚拟样机技术研究

虚拟样机技术是一种新型的基于集成化产品和过程开发策略的新的产品设计，开和评估手段。本文首先介绍了虚拟样机和协同虚拟样机的基本概念，接着对武器装备虚拟采办过程中不同阶段的虚拟样机的功能特性进行分析，在此基础上提出了支持武器装备虚拟采办过程的协同虚拟样机环境体系结构，最后对虚拟样机技术的发展前景进行了展望。     

基于仿真组件技术的CGF系统体系结构和实现

以仿真组件技术为基础,提出基于仿真组件的计算机生成兵力系统体系结构以及实现方法,介绍了CGF在虚拟测试、评估和先进概念体系结构论证中的应用。通过基于仿真组件技术开发计算机兵力的模型,能够灵活生成多种不同种类的兵力模型和适应不同的运行平台。计算机生成兵力的实体模型分解为设备组件、指控组件、作战平台组件和动作行为模型,利用系统高层建模方法的静态结构建模从兵力组成角度描述设备组件、指控组件和作战平台组件的组合和连接关系,基于状态机动态行为建模建立兵力平台的动作行为模型。通过代码自动生成技术生成仿真组件模型并进行测试,仿真引擎按照动作行为模型的状态调度相应的仿真组件,从而产生作战实体的行为。     

智能虚拟环境

智能虚拟环境是虚拟现实和人工智能/人工生命两种技术的结合。本文结合我们现有的研究工作, 对智能虚拟环境这一新的交叉课题的研究进行综述, 并对其中的关键技术问题进行了讨论, 具体内容包括智能虚拟环境系统的结构,具有复杂行为和生命特征的对象构模方法,实时绘制,智能交互,知识表示和推理等, 最后对这项技术的进一步发展进行了展望。     

面向Internet的三维虚拟博物馆系统的设计与实现

对一个三维虚拟博物馆系统的设计模型、体系结构和关键技术进行论述,通过引入网络发布工具和浏览器实现系统的网络化。创建工具、场景描述语言和展馆发布及浏览模块作为系统的主要构件,将海量的博物馆资源数字化,并提供给用户进行虚拟参观和漫游。这样不仅有利于馆藏物品的管理与保护,同时实现了更广泛范围内的资源共享。     

混合Flow Shop的调度仿真系统及其算法分析

研究了混合Flow Shop的调度问题，调度目标为最小化工件的最大完成时间。文中给出了调度仿真系统的设计，系统由数据库、算法和控制中心用户接口三个模块组成；在算法模块中，排序算法包括了由Flow Shop扩展到混合Flow Shop的多数算法，设备分配采用最先可用机器优先规则。另外，基于CDS虚拟机和Palmer斜度指标的启发式算法，提出了一种改进的CDS算法用于工件排序。在正在开发的混合Flow Shop调度仿真系统中实现了上述所有算法，仿真分析表明改进的CDS算法优于其他启发式算法。     

基于连续样条曲线的替身运动平滑过渡算法

网络虚拟场景中,替身作为用户在场景中的表现方式,可以在场景中运动并与其他用户的替身或事物进行交互,替身行为的逼真性直接影响到虚拟场景的逼真性。采用关节化的人体模型可以较有效地提高逼真度,但关节化的替身与非关节化的其他场景对象相比,在运动和交互过程中大大地增加了网络负载,因此需要采用DR算法来有效地减小网络通信负载。本文研究了适合于关节化人体模型的DR预测算法,分析了运用DR预测算法不可避免地产生的替身运动的不连贯性,在此基础上提出了一种基于连续样条曲线实现的平滑过渡算法,较好地解决了替身运动的平滑过渡问题。     

基于WEB的手语新闻虚拟主持人的研究与实现

介绍了我们提出的一种基于WEB的手语新闻虚拟主持人的系统实现方法。本文利用Internet和WWW开发上的主导技术ActiveX[1],集成了虚拟人合成、虚拟人姿态控制、中国手语合成等技术,开发了一个通用的浏览器插件[2],实现了基于WEB的用手语进行新闻发布的虚拟主持人系统。