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。     

一种人体肌肉的参数化建模及变形方法研究

由于人体肌肉在变形过程中具有保体积的约束特性,且肌肉运动缺乏三维多角度呈现,为此,提出了一种人体肌肉的参数化建模及变形方法。基于MRI（magnetic resonance imaging）数据,利用其生成的切片图像提取外轮廓线进行构建三维肌肉模型;层次化定义肌肉特征,建立语义参数间的映射关系,实现肌肉的保体积变形;通过建立向量值动态四阶微分方程使特征曲线动态模拟肌肉的变形过程,并建立骨骼运动与肌肉变形之间的对应关系。以人体肱二头肌为例进行实验,验证了此方法的有效性。     

虚拟测量工具的构造与实现

虚拟测量工具是虚拟维修训练中一个重要组成部分，文章从仿真建模到软件模块的实现，较全面地介绍了一种虚拟测量工具构造与实现的方法。首先以万用表为例，详细介绍了如何使用GL Studio仿真建模软件建立测量工具的几何模型和行为模型；在此基础上，运用组件技术开发其组件模块；最后，阐述了虚拟测量工具组件模块的运行和交互环境。     

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。     

基于有限元法人体腿部生物力学仿真研究

为了建立可用于手术预演和规划的可靠的虚拟生物组织力学模型进行人体腿部生物力学仿真研究,根据关键组织的三维重建结果,采用有限元方法自下到上的建立骨骼、皮肤和部分软组织的生物力学模型.针对CT图像无法精确重建肌肉的几何模型的问题,在充分考虑肌腱的生物力学特性,又体现肌纤维的微观解剖结构的基础上,提出一种新型的肌肉建模方法.最后,通过患者手术获得的力位数据与有限元仿真数据的对比分析,证明建立的人体生物力学模型的可信性.     

人体步态研究与仿真的现状和展望

综述了EMG、有限元、多刚体和逆动力学、神经-肌肉-骨骼和肌肉-骨骼建模等四种方法在步态研究中应用的现状。分析了当前研究的困难和不足。指出困难在于对活体步态参数的测量，不足之处是没有运用多柔体系统动力学。提出未来研究的重点应集中在把人体重要的肌肉、骨骼、韧带作为多柔体系统的部件，改进人体组织的本构模型和有限元方法，基于步态生物力学运用多学科相结合为正常人研制功能性服装和鞋袜等三方向。     

基于面向对象Petri网的电梯群控系统建模

电梯群控系统是一种典型的离散事件动态系统，这体现在乘客到达的起始层、目的层和到达时间的随机性，所以，很难用一个传统的数学模型表达式来表示。提出了一种应用面向对象Petri网对该系统进行建模的方法，该方法在对电梯运行情况充分研究的基础上，分别建立电梯运行和电梯控制器Petri网模型，从而构造电梯群控系统模型。该建模方法不仅适用于电梯群控系统，而且适用于其它离散事件动态系统。     

新型实时以太网介质访问控制协议的仿真实现

OPNET是一个功能强大的网络建模和仿真工具，在通信协议的设计，优化和评估中得到广泛的应用，本文以一种新型的实时以太网介质访问控制协议的仿真为例，介绍总线型协议建模方法，详细描述了OPNET的建模领导具过程，系统中，网络模型由节点和信道构成，节点模型描述节点的行为，由互加的模块组成，而模块的功能是由状态转移图来表示，文章介绍了节点模型和信道模型的构造，并且以介质访问控制模块为例详细描述了模块的有限状态机实现，最后通过仿真验证了协议的正确性和有效性。     

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。     

战场网络战基本模型研究

战场网络战建立在网络系统和信息系统基础上,已成为国家安全战略的重要内容。分析网络中信息的流动、确定易受攻击节点、定位潜在的威胁以及评估受攻击的影响效能,这些是取得战场网络战主动权的关键。战场网络战建模与分析平台的构造为实现上述目标提供了一种有效可行的途径。根据建模需求,将战场网络模型分解为功能模型、物理模型以及信息模型,并提出了基于这些模型的战场网络战攻击效能评估方法。本研究成果为研制开发战场网络战网情分析工具及作战规划支撑平台系统奠定良好的理论基础。     

基于物理模型的特定人脸模型与表情动画模型

人脸造型与人脸表情动画的研究是计算机图形学领域中的一项热门课题,其模型的建立是构建人脸表情虚拟系统的一个重要基础,该系统可广泛地应用于虚拟环境、可视电话、远程教育等系统中。本文根据人脸生理结构的特点,先将人脸表面分成若干块、进而运用弹性形变原理,分析了脸部各块的形变规律,提出了一种将一般人脸模型变换为特定人脸模型的变形模型,而后又以眼睛为例,分析了“眨眼睛”的物理运动规律,为其建立了表情动画模型。在此基础上我们开发了一个实际的人脸造型与表情动画系统,运用该系统生成的特定人脸及表情动画自然、真实,结果令人满意。     

模糊环境下应急物资预置的优化方法

本文基于模糊可能性理论,研究了2-型模糊应急物资预置问题.考虑到运输费用、出救点的供应量、受灾点的需求量和道路容量的不确定性,用2-型模糊变量来刻画,建立了2-型模糊环境下的期望值应急物资预置模型.根据风险值简约方法,推导了2-型三角模糊变量的上下风险值简约模糊变量的期望值公式.当模型中的2-型模糊变量相互独立且服从三角分布时,应用所得期望值公式转化原模型为等价的确定模型.等价模型是一个混合整数参数规划,因此可采用Lingo软件求解.最后,通过数值例子演示所提建模思想.实验结果证明了所建模型的有效性.     

基于心理因素的有限空间内个体行为模型

人类行为存在多种形式，其中灾害情况下的逃生行为研究得较多，如由恐慌引起的人群逃逸。本文关注在正常环境下有限空间内的人类行为，如公车、教室等，目的是研究其行为模式。研究基于经济学和心理学出发，将人类行为看作自利人之间的交互作用的结果，自利人根据现实的或潜在的收益做出决定，同时引入心理距离和惰性概念，提出了一个基于心理距离和惰性的个体行为模型，并通过模拟实验研究心理距离和惰性如何影响个体行为。实验结果较真实地涌现出现实世界中的宏观群体行为模式，说明本模型能够对有限空间内的人类行为做出较合理的解释。     

三维人脸建模中面部特征轮廓线的提取

提出一种基于彩色Snake模型和人脸先验知识的面部特征轮廓线提取算法，并将其用于真实意的三维人脸建模。根据肤色和灰度信息，在图像分割的基础上，利用种子填充技术获得面部各非肤色特征的轮廓初值；然后采用一种改进的彩色Snake模型对轮廓初值进行精确定位；接着，根据人脸的先验知识，利用含有方向信息的形态学边缘检测算子通过一次逐点考察完成下颚轮廓线的提取。实验结果表明该算法在轮廓线的搜索效率和定位精度上都有良好表现，在真实感的三维人脸建模以及面部识别等领域具有广泛的应用。     

Modeling workflow using XML and Petri net

Nowadays an increasing number of workflow products and research prototypes begin to adopt XML for representing workflow models owing to its easy use and well understanding for people and machines. However, most of workflow products and research prototypes provide the few supports for the verification of XML-based workflow model, such as free-deadlock properties, which is essential to successful application of workflow technology. In this paper, we tackle this problem by mapping the XML-based workflow model into Petri-net, a kind of well-known formalism for modeling, analyzing and verifying system. As a result, the XML-based workflow model can be automatically verified with the help of general Petri-net tools, such as DANAMICS. The presented approach not only enables end users to represent workflow model with XML-based modeling language, but also the correctness of model can be ensured, thus satisfying the needs of business processes.     

基于参数学习的GARCH动态无穷活动率Lévy过程的欧式期权定价

在股票价格中引入漂移率、波动率和随机跳跃三种状态， 建立动态状态空间模型， 并通过局部风险中性定价关系（RNVR）推导无套利定价模型. 以非高斯条件ARMA-NGARCH为基准模型， 构建S&P500指数的离散动态Lévy过程， 并基于序贯贝叶斯的参数学习方法， 进行模型估计和期权定价研究. 结果表明： 动态Lévy过程能够联合刻画时变漂移率、条件波动率和无穷活动率等特征， 且贝叶斯方法的引入提高了期权隐含波动率的定价精度. 同时， 无穷活动率模型在期权定价方面具有显著优势. 在五类滤波中， 无损粒子滤波估计精度最高， 速降调和稳态过程（RDTS）的期权定价误差最小， 而非高斯模型在收益率预测方面没有表现出显著的差异.     

北京SARS疫情过程的仿真分析

我们利用系统建模和仿真技术，对北京SARS的流行过程进行了仿真分析。本文首先提出了北京SARS数学模型，然后介绍了源数据的收集与整理、参数和初始值的处理两项工作，最后给出了我们的仿真计算结果和分析预测结果。从仿真计算结果可以看出，我们的模型、数据、参数和初始值是正确和准确的。     

UML在C~4I系统总体结构设计中的应用

面向对象技术是当今应用于过程工程和软件工程的技术热点。简要介绍了C4 ISR总体结构框架和新兴的面向对象建模语言UML ,并把二者有机结合起来用于复杂系统的建模与设计 ;给出了基于两个建模规范的系统建模方法 ,把UML应用到高度复杂的C4 I系统总体结构设计中 ,提出了一个在总体结构框架指导下 ,从UML模型描述到应用Petri网进行定性分析的系统设计方法。     

自组织方法(GMDH)中准则的抗干扰性

自组织方法是近二十年来发展起来的一种新的建模方法, 其基本思想源于生物进化和自然选择理论, 在运用此方法对复杂系统建模时, 一个重要的问题就是在噪声数据情形下, 如何找到那些能够筛选出系统正确模型结构的准则, 即准则的抗干扰性问题。本文对此进行了一定的探讨, 提出了在有限和无限数据样本上准则抗干扰性问题研究的有关理论和方法, 对在噪声数据下复杂系统的建模具有指导意义。