一种基于Kinect的角色骨骼动画方法

针对当前骨骼动画制作方法存在实时性差?抗光照干扰能力弱?角色模型运动误差大的问题,提出了一种新的骨骼动画方法?采用微软Kinect设备获取人体三维骨骼坐标数据,用改进的D-H(denavit-hartenberg)描述法在关节点处建立虚拟坐标系,对捕捉对象单帧姿态进行抽象空间位形描述,再根据前后帧位形数据求解骨骼矩阵,对根节点进行位移调整形成骨骼动画?实验结果表明,该方法实时性与抗光照干扰能力强,角色动作与捕捉对象动作之间的相似度高?     

基于骨骼信息的虚拟角色控制方法

针对当前动作捕捉方法中基于旋转矩阵的虚拟角色控制方法,虚拟角色模型运动还原度低、人体动作不能实时展现、抗光照干扰能力弱的问题,提出一种基于骨骼信息的四元向量控制方法。该方法以 Kinect 体感摄像机捕获的人体骨骼关节点数据为基础,计算并记录人体运动过程中关节点空间位移和关节点之间夹角的变化,根据相邻图像序列中的运动数据确定虚拟角色每个骨骼关节点的旋转角度,并将其转化为四元旋转向量。根据正向运动学原理,从根节点对虚拟角色模型进行调整并根据人体动作进行实时反馈。通过理论分析和仿真结果表明,与基于旋转矩阵的的虚拟角色控制方法相比,该方法的人体姿态还原度高,角度误差低,实时预览效果直观,实时性与抗光照干扰能力强。     

基于视频的角色运动提取与运动合成

在基于大量现存的影视片段的基础上,采用一种基于特征的跟踪算法——KL(Kanade-Lucas)算法,对视频中角色的特征关节点实现跟踪,得到运动信息不完全的二维角色运动序列,然后进行三维重建生成满足动画要求的三维角色运动序列,并将三维角色运动序列重定向到三维的虚拟角色中,从而得到逼真的角色动画.实际运行表明,生成的角色动画与视频中的角色动作具有良好的吻合性.     

面向类人角色动画的骨骼运动数据生成算法

为降低获取与给定类人角色模型相匹配的骨骼运动数据的成本，提高运动数据的可重用性，文章提出一种仅使用较少种类的动作捕捉数据获取多种类角色模型的骨骼运动数据生成算法。该算法首先利用动作捕捉数据训练运动数据自编码器，然后在该自编码器生成的隐变量空间中通过迭代约束求解的方式获得多种不同类人角色模型的骨骼运动数据。在Adobe Mixamo数据库上的实验表明，该文提出的算法具有较好的表现性能，能够有效生成多种类的骨骼运动数据，可以作为一种扩展骨骼运动数据库的方法，能够为影视、动画和游戏等领域降低动画制作的成本。     

基于Kinect的实时动画角色驱动方法

Kinect可实时获取运动数据,且比传统的运动捕捉设备成本低廉,因此被广泛应用于实时角色动画。文章提出一种基于Kinect运动捕捉数据实时驱动动画角色的方法,采用均值滤波平滑Kinect实时捕获人体关节点的位置数据,并根据位置信息反求出关节点的旋转变换矩阵;将Kinect所捕获的人体骨架结构与目标骨架相匹配进行运动重定向;由骨骼顶点计算出网格顶点变换矩阵,实现蒙皮动画以驱动动画角色。实验结果表明,与惯性运动捕捉仪采集到的运动数据所驱动的角色动画相比,该方法可产生流畅的角色动画,节约了制作成本,而且具有一定程度的视觉真实感。     

一种基于动态纹理的运动场景可视化方法

为实现大规模角色运动场景的高真实感快速仿真,提出了一种基于动态纹理的可视化方法. 使用基于关节点旋转角的动作迁移方法,获取角色的运动动作;使用基于曲线式骨骼的变形方法,实现运动角色变形;将角色运动过程,通过渲染到纹理技术,生成内容可以实时更新的动态纹理;将角色的动态纹理应用到Billboard上,替代运动角色,实现快速绘制;使用GPGPU(General Purpose on GPU)技术加速角色变形和绘制,进一步提高仿真速度. 对于包含1万个角色的大规模场景,可以实现30FPS的实时渲染,实验结果表明该可视化方法能够快速仿真大规模角色的运动场景.     

双杖滑雪手部施力模型仿真分析

双杖滑雪运动中,手部握持滑雪杖的施力方法影响滑雪运动状态.应用人体动作捕捉技术,获取滑雪运动多组姿态图像及骨骼、关节点信息;依据骨骼关节点角度计算理论,求解关节点角度;基于生物力学理论,建立双杖滑雪运动模型,利用AnyBody软件进行生物力学仿真,分析不同滑雪姿态和手部载荷下,手部肌肉施力特征.结果表明：双杖滑雪运动中,手部大拇指和中指的肌肉施力较大,是主要施力区域.     

三维角色动画中运动控制的主要技术

三维角色动画是计算机动画技术中最具挑战性的课题之一,其中运动控制技术尤其困难.目前,主流的运动控制技术主要有运动学、动力学和运动捕捉技术等,这三种技术各有其特点.     

基于篮球课体能训练的虚拟仿真系统的设计与实现

为了解决传统篮球课堂教学存在的弊端,设计了学生运动训练的虚拟仿真系统.首先对篮球运球动作信息进行捕捉,对篮球运球动作进行三维仿真,构建人体模型图和设计人物角色,获取虚拟的篮球运动场馆以及篮球运动员的技术动作虚拟仿真结果,然后采用动作捕捉技术对虚拟仿真结果中关键信息节点的运动轨迹进行追踪,获取篮球运动员训练过程中腿部骨骼的运动轨迹,通过控制这些关键骨骼的运动轨迹来控制虚拟运动员的训练过程.实验结果表明,该系统能够获得理想的篮球体能训练效果.     

基于关节点运动轨迹的人体动作识别

为了提高动作识别的准确率和实时性,提出一种基于关节点运动轨迹的动作识别方法.受心理物理学中关于人体运动实验的启发,使用人体骨架关节点的运动轨迹表示人体动作,它能够在时空维度上对动作进行完整表达.在此基础上,使用高斯混合模型对关节点运动轨迹进行聚类,进而通过Fisher向量进行特征量化.考虑到动作识别任务的实时性要求,提出基于核极限学习机的动作识别,以此提升动作识别任务的实时性和准确率.最后,在公开数据集UTD-MHAD和KARD上对提出的方法进行了验证,实验结果证明了该方法的有效性.     

虚拟环境中人体运动的控制与实现

虚拟环境中人体运动是虚拟现实技术中的一个重要研究领域,有着广泛的应用前景。通过分析人体运动的特点和虚拟人体的骨骼模型,采用以数据驱动与程序驱动相结合的方式建立了虚拟人体运动模型,采用这种方法建立的人体模型不仅可以修改人体各个部分的静态属性而且可以方便地实现人体的运动控制。文中重点讨论了虚拟环境中虚拟人体运动的控制和实现。利用Vc＋＋6．0和OpenGL,编程实现了通过人机交互输入数据和按预定轨迹对虚拟人体步态的控制。     

Human Body Modeling and Posture Simulating Based on 3D Surface Scan Data

This paper presents a new approach for modeling the human body by considering the motion state and the shape of whole body. The body model consists of a skeleton kinematic model and a surface model. The former is used to determine the posture of the body, and the latter is used to generate the body shape according to the given posture. The body surface is reconstructed with multi-segment B-spline surfaces based on the 3D scan data from a real human body. Using only a few joints parameters and the original surface scan data, the various body postures and the shape can be generated easily. The model has a strong potential of being used for ergonomic design, garment design, virtual reality environment, as well as creating human animation, etc.     

基于校园网的工程制图虚拟模型室

文章探讨了三维虚拟模型的造型技术、文件存储形式、模型室的管理与发布等工程制图虚拟模型室的关键技术。应用三维造型软件Inventor作为开发工具,建立三维模型及视频动画,在校园网上发布;建立了基于校园网的工程制图虚拟模型室,学生可以随时访问,随时浏览。实际运行表明,该平台可以增强学生学习兴趣,提高学习效果。     

基于局部色彩不变量的图像篡改检测方法

针对基于分块的图像区域复制篡改检测方法通常面临的图像特征提取计算量大、维度高、识别率低等问题,提出一种基于局部色彩不变量特征的图像区域复制篡改检测方法,将RGB彩色图像转换到对立色彩空间,通过分析和提取图像各通道上的局部密度分布特征,构建k-d树进行相似分块特征匹配以实现图像区域复制篡改检测.提出的局部色彩不变量密度特征具有维度低、计算简单等特点.实验结果表明,本文方法与其他几种典型的基于分块的方法相比,具有较低的时间复杂度和较高的检测率,且对图像篡改区域的旋转、缩放攻击具有较好的鲁棒性,特别是当图像篡改区域进行大角度旋转时与其他几种方法相比具有明显优势.     

基于单晶炉的机械装备工作原理动画自动生成方法

提出了基于SolidWorks操作环境的工作原理动画自动生成方法.在SolidWorks环境下,利用其应用程序接口(API),采用高级语言进行二次开发,构建了机械装备的装配约束与运动副之间的相对链接.该方法实现了工作原理交互动画的自动生成,大大提高了虚拟培训系统的搭建效率.     

基于VRML的化工原理虚拟实验室

介绍了以VRML（虚拟现实建模语言）为工具制作化工原理虚拟实验室的主要关键技术。内容包括三维建模、基本动画、交互动画、网页上显示VRML动态数据、网页控制VRML交互、流体效果、代码调试等。制作的化工原理虚拟实验室在实验教学中起到了很好的教学辅助作用。     

面向车身结构分析的骨架驱动模型变形方法

提出一种面向车身结构分析的骨架驱动模型变形方法,实现有限元模型的有效重用.根据给定车身结构有限元模型的几何特点,定义描述车身结构的骨架曲线与包围车身结构的控制体.建立骨架曲线与模型控制体的约束关系,用户可对骨架曲线进行编辑,得到目标控制体形状.最终应用体变形方法,重构内嵌的有限元模型.数值实例表明,骨架驱动的模型变形方法能够实现有限元模型的有效重用,并为用户提供了直观便捷的交互方式.     

加工中心的虚拟建模仿真研究

通过Pro／E的强大的三维产品设计功能,对加工中心进行虚拟建模;其中毛坯模型的建立采用优化离散矢量模型法。利用VC＋＋环境下OpenGL的渲染动画效果,实现对数控加工中心加工过程的控制,从而实现加工中心的虚拟仿真（即虚拟制造）;同时验证了在虚拟加工环境下,加工中心对数控程序的验证时间大大缩短。     

分数阶永磁同步风力发电机中混沌运动的自适应同步控制

针对永磁同步风力发电机系统,推导出系统在阻尼条件下的数学模型,并验证了在某些参数与工作条件下系统会出现非常复杂的混沌运动或极限环.基于非线性分数阶系统的Lyapunov稳定性理论,提出了一种自适应同步控制方法.运用Multisim软件设计实现了控制系统的混沌电路,仿真结果验证了理论分析的正确性与控制方法的有效性,对研究优良的控制方法提供了理论参考.永磁同步发电机由无规则的运动转变为稳定的运动,提高了电力系统的稳定性.