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乒乓球比赛虚拟赛场中的虚拟人群建模及绘制

乒乓球比赛虚拟赛场中的虚拟人群建模及绘制

作者：史淑娟南京理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着虚拟现实技术的蓬勃发展,虚拟人在多个领域得到广泛应用。在体育仿真中引入虚拟人技术,构造一个具有高度沉浸感的虚拟赛场环境,能够提高运动训练的针对性,为运动员比赛训练提供技术支持。乒乓球虚拟赛场中的虚拟人群建模及... 详细信息

近年来,随着虚拟现实技术的蓬勃发展,虚拟人在多个领域得到广泛应用。在体育仿真中引入虚拟人技术,构造一个具有高度沉浸感的虚拟赛场环境,能够提高运动训练的针对性,为运动员比赛训练提供技术支持。乒乓球虚拟赛场中的虚拟人群建模及绘制的研究对提高现代运动训练水平有着十分重要的意义。本文首先研究了虚拟人几何建模、运动建模和情感建模的方法,针对乒乓球虚拟赛场中的各类观众特点,进行了虚拟人建模,形成了虚拟人模型库;然后对虚拟人群体建模方法进行了研究,着重研究了群体协同行为建模方法,提出了基于乒乓球赛场环境的观众群体协同行为规则,并进行了仿真实验对其进行验证;本文对虚拟人情绪模型进行了研究,提出了一种基于粒子系统的情绪建模方法。论文分析了虚拟人群实时绘制方法以及碰撞检测问题,基于OSG图形引擎对赛场环境中的各种情况进行了碰撞检测实验,得到了较好的实验结果。采用Delta3D仿真引擎,应用虚拟人群建模及绘制技术设计并实现了乒乓球比赛虚拟赛场系统,实现了逼真的乒乓球比赛虚拟赛场环境。

关键词：虚拟赛场虚拟人建模协同行为建模粒子系统

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船舶狭小空间虚拟人维修姿态建模技术

计算机应用 2021年第8期41卷 2466-2472页

作者：罗明宇骆晓萌朱文敏张磊范秀敏上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海船舶工艺研究所上海200032

针对现有虚拟人仿真技术在船舶狭小空间维修作业中存在的效率低下、需要较多人工干预、仿真成本高等问题,提出一种虚拟人姿态混合建模仿真技术。根据狭小空间中人体维修作业的特点,将虚拟人姿态建模分为虚拟人躯干及下肢姿态建模与虚拟... 详细信息

针对现有虚拟人仿真技术在船舶狭小空间维修作业中存在的效率低下、需要较多人工干预、仿真成本高等问题,提出一种虚拟人姿态混合建模仿真技术。根据狭小空间中人体维修作业的特点,将虚拟人姿态建模分为虚拟人躯干及下肢姿态建模与虚拟人手臂姿态建模两部分。首先,提出一种基于姿态库的狭小空间姿态自动匹配算法,以确定虚拟人在狭小空间中的操作位置与姿态;在此基础上,建立多目标优化模型对手臂姿态进行求解,并实现维修仿真姿态的生成。以某型船舶机舱罐体阀门维修为例的实验结果表明,所提方法可以实现虚拟人姿态的自动定位与生成,且可有效提高维修仿真效率。

关键词：虚拟人建模狭小空间姿态库空间匹配多目标优化

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基于数字化扫描的虚拟人建模合成技术研究

软件导刊 2019年第6期18卷 154-157页

作者：杜锦绣高伟辽宁师范大学计算机与信息技术学院

在数字化扫描技术支持下,虚拟人技术得到了进一步发展,被广泛应用于各行各业。对数字化扫描技术、扫描原理、虚拟人技术及基于数字化扫描技术的建模方式进行分析,通过手部建模实例,利用PolyWorks软件,以数据获取、模型拼接、空洞修补3... 详细信息

在数字化扫描技术支持下,虚拟人技术得到了进一步发展,被广泛应用于各行各业。对数字化扫描技术、扫描原理、虚拟人技术及基于数字化扫描技术的建模方式进行分析,通过手部建模实例,利用PolyWorks软件,以数据获取、模型拼接、空洞修补3个步骤为主介绍了虚拟人手部建模的具体流程。相较于传统方法,该方法可以在少量样本的情况下,得到更逼真的人体模型,使虚拟人技术在医学手术、影视动画、游戏设计等领域的应用更接近于真实情境。

关键词：数字化扫描虚拟人建模 PolyWorks软件

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基于动作捕捉技术的消防员仿真训练系统研究

北华航天工业学院学报 2022年第2期32卷 7-10页

作者：李楠杨玉朝戚永军雷湘明北华航天工业学院计算机学院河北廊坊065000 北京航天自动控制研究所北京100854 北华航天工业学院信息技术中心河北廊坊065000

针对现有消防领域仿真训练系统多采用传统输入输出设备,导致现场感和沉浸感不足的现状,提出了基于惯性融合光学动作捕捉硬件系统和Unity3D引擎开发的消防单兵仿真训练系统的实现方法。研究了融合惯性、光学动作捕捉等技术的MOX Suite V... 详细信息

针对现有消防领域仿真训练系统多采用传统输入输出设备,导致现场感和沉浸感不足的现状,提出了基于惯性融合光学动作捕捉硬件系统和Unity3D引擎开发的消防单兵仿真训练系统的实现方法。研究了融合惯性、光学动作捕捉等技术的MOX Suite VR系统的组成和工作原理、构建了虚拟消防员模型、搭建了消防单兵仿真训练系统软件平台。实际测试与应用结果表明,该系统运行稳定,提升了训练人员的现场感、沉浸感和交互性。

关键词：仿真训练动作捕捉 VR Untiy3D 虚拟人建模

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基于统计模型的中国手语合成韵律研究

北京工业大学学报 2009年第1期35卷 96-102页

作者：尹宝才康亮孔德慧北京工业大学计算机学院多媒体与智能软件技术北京市重点实验室北京100124

为了提高手语合成系统的可懂度,获取更为方便真实的人机交互方式,采用基于统计模型的中国手语韵律研究方法,即通过跟踪视频中手语动作,分析手语表达的韵律特征来提取手语韵律参数.并针对手语表达中肢体关节部位的不同贡献,分别对腕关节... 详细信息

为了提高手语合成系统的可懂度,获取更为方便真实的人机交互方式,采用基于统计模型的中国手语韵律研究方法,即通过跟踪视频中手语动作,分析手语表达的韵律特征来提取手语韵律参数.并针对手语表达中肢体关节部位的不同贡献,分别对腕关节和肘关节进行了独立韵律研究.实验结果表明,通过基于统计模型的韵律研究方法可以有效得到韵律参数变化特征,并可以通过手语合成系统进行韵律特征的模拟.

关键词：中国手语合成统计模型韵律研究虚拟人建模

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基于轴变形技术的实时人体肌肉变形

计算机科学 2002年第Z2期29卷 149-152页

作者：左力李锦涛王兆其中国科学院计算技术研究所北京100080 中国科学院计算技术研究所北京100080 中国科学院计算技术研究所北京100080

　　1引言　　真实感虚拟人的建模是计算机图形学领域中最具挑战性的工作之一.自七十年代以来,人体建模的计算模型出现了包括从杆状模型、简单的多边形模型到曲面模型甚至有限元模型,生成的3D人物在虚拟现实系统、视频游戏、电影和电视... 详细信息

　　1引言　　真实感虚拟人的建模是计算机图形学领域中最具挑战性的工作之一.自七十年代以来,人体建模的计算模型出现了包括从杆状模型、简单的多边形模型到曲面模型甚至有限元模型,生成的3D人物在虚拟现实系统、视频游戏、电影和电视广告中得到了广泛的应用.虽然研究人员在表示和变形虚拟人体形状已取得了很大进展,但人体的逼真动画还没有取得较为满意的结果,其中一个最主要的挑战在于:人体运动时皮肤的自动与真实的变形.对于逼真人体的实时变形模拟,国内外的研究相对较少,随着计算机硬件的飞速发展,虚拟社区、虚拟战场等实时分布式虚拟现实技术的应用需求的不断增加,需要虚拟人不仅具有非常强的真实感,而且能够实时地做出各种动作和姿态.这就为虚拟人建模提出了更高的要求.……

关键词：轴变形技术实时人体肌肉变形虚拟人建模有限元模型虚拟现实系统虚拟现实技术计算机多边形模型应用虚拟战场虚拟社区虚拟人体视频游戏人体运动人体建模曲面模型计算模型电视广告变形模拟

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面向虚拟维修运动建模与仿真

面向虚拟维修运动建模与仿真

作者：萨路中国民航大学

学位级别：硕士

维修性是设备的重要属性,直接影响设备维修成本和可用性,在设备研发的初期阶段就应开展维修性验证工作。随着民航设备复杂性和先进性的提高,目前的维修仿真和分析手段显示出效率低下和失真的问题,本论文研究结合动作捕捉和虚拟仿真技术... 详细信息

维修性是设备的重要属性,直接影响设备维修成本和可用性,在设备研发的初期阶段就应开展维修性验证工作。随着民航设备复杂性和先进性的提高,目前的维修仿真和分析手段显示出效率低下和失真的问题,本论文研究结合动作捕捉和虚拟仿真技术开展维修性验证的一些关键技术,并通过实验证明采用这些方法能有效提高仿真效率和水平。论文首先研究虚拟人建模和运动控制方法,构建了标准成年中国人模型,通过动作捕捉设备采集并重定向真实人体运动数据,实现虚拟人实时运动控制;其次探索可视性、可达性人因因素量化评价方法,提高维修仿真实验可信度;最后在以上研究的基础上搭建维修仿真平台并开展虚拟维修仿真实验,计算虚拟人运动所形成的凸包络体空间,通过计算空间利用率指标来衡量维修空间设计合理性。通过开展维修仿真实验,研究各因素与维修时间的关系,量化影响维修的人因和设计因素,拟合维修时间关于影响因素的函数。结果表明该虚拟仿真实验方法能在设计初期阶段就开展较准确的评估,可量化评价设备维修性设计的可视性、可达性和空间合理性水平,并预测不同条件下的维修时间,具备仿真方法易于实现、效果直观、理论性强结果可信度高的优点。

关键词：维修性虚拟人建模运动重定向虚拟仿真人因因素维修空间

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语音手语合成系统研究与开发

语音手语合成系统研究与开发

作者：张沙沙西南交通大学

学位级别：硕士

聋哑人作为社会的弱势群体,在生活、学习、娱乐方面由于受到沟通语言的限制,可使用的资源非常少。手语作为聋哑人之间沟通、交流的主要语言,需要得到更加规范化的推广。随着社会信息化的发展,建立一个健全人与聋哑人之间的沟通桥梁,变... 详细信息

聋哑人作为社会的弱势群体,在生活、学习、娱乐方面由于受到沟通语言的限制,可使用的资源非常少。手语作为聋哑人之间沟通、交流的主要语言,需要得到更加规范化的推广。随着社会信息化的发展,建立一个健全人与聋哑人之间的沟通桥梁,变成一个极为迫切的需求。本文即在这样的大背景下产生。本文主要做了以下几方面的工作：语音识别方法的研究,包括对传统算法的研究,已有语音识别引擎SDK的研究,最终选用SDK的方式,实现系统的语音识别功能。中文语义分析的实现。本文使用中科院的HHMM模型,并对其词典存储方式做了改进,实现了系统的语义分析功能。虚拟人建模的实现。本文分析了人体运动的基本情况,对关节的运动约束做出了总结,通过学习不同的虚拟人建模方法,例如H-ANIM标准、建模软件等等,最终建立了系统所需的虚拟人模型。虚拟人运动控制,本文分析了不同的虚拟人运动控制方法。学习并改进了基于HAL链的实时逆向运动学求解算法,解决了肘圆问题。并对虚拟人运动中的手语连音问题做了一定处理,使虚拟人的手势表达与实际更相符合。提出了一套新的虚拟人手部动画的演绎方式,并根据关节自由度的不同情况使用了不同的插值方法,使用本文提及的方式控制虚拟人,不需要存储大量虚拟人运动的片段,更加灵活。在本文最后,对基于上述方法的系统做出了实现,并且从多个方面对系统的性能做出了评估。本系统在实用性方面来讲,是首个将中文语音与手语合成相联系的系统,将健全人与聋哑人的沟通变为可能,增加了可供聋哑人使用的社会资源,在创新性方面来讲,本文具有很强的灵活性,虚拟人的运动完全由程序控制,只需要插入词根的关键帧,将程序员从大量繁琐的姿势数据中解放,同时虚拟人手势合成过程中,本文对连音现象进行了处理,使得手势更加逼真。本文无论在实际上还是在理论上,都有很重要的意义。

关键词：语音识别语义分析虚拟人建模动画控制手语合成

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基于手势交互和虚拟人的陶艺教学系统研究

基于手势交互和虚拟人的陶艺教学系统研究

作者：李鸣棠佛山科学技术学院

学位级别：硕士

传统陶艺的教学需要专业的陶艺教师和场地,但普通大众难以接触真正专业的陶艺教师,陶艺场地因为费用高和利用率低而难以被广泛建设,再加上陶艺制作工序复杂,普通大众也就无法充分学习陶艺知识。为了解决学生学习效率低下、无法及时获取... 详细信息

传统陶艺的教学需要专业的陶艺教师和场地,但普通大众难以接触真正专业的陶艺教师,陶艺场地因为费用高和利用率低而难以被广泛建设,再加上陶艺制作工序复杂,普通大众也就无法充分学习陶艺知识。为了解决学生学习效率低下、无法及时获取陶艺手势动作反馈的问题,并且考虑到目前市面上有如Leap Motion的无需穿戴、价格便宜的手势交互设备,本论文基于Leap Motion通过手势交互和虚拟人技术实现了一个具有陶艺基础教学、陶艺手势动作训练与评分反馈、陶艺作品展示功能的虚拟陶艺教学系统。为了进行手势反馈评分,提出了嵌入SENet的DenseNet网络模型,用于实时识别学生的手势动作关键帧,进而可以及时对学生的错误进行提示,给出量化评分,并证明了其网络模型的性能比传统模型强大。提出了基于SMPL模型的建模算法以构建虚拟陶艺教师,导入系统进行虚拟教学。此外,系统会根据学生的手势进行场景反馈调节,增加系统沉浸感和交互感。本论文主要研究内容包括:（1）针对学生陶艺手势动作的检测与识别,提出将SENet嵌入DenseNet实现实时手势开头关键帧检测,然后记录之后的连续手势帧送入全连接神经网络进行分类。针对虚拟人建模,提出了使用U-Net网络训练SMPL参数的虚拟人生成模型方法。并且,研究了陶艺教学系统开发相关技术,分析了主流人机交互设备的优缺点,最终确定了手势交互硬件、三维建模方法、系统开发平台。（2）研究了陶艺和系统交互手势,虚拟人外形及动作,并且对练习与反馈评分进行了研究。进行了系统场景的建模及陶艺体网格的介绍。实现了手势动作教学的演示、手势数据的接收与预处理、手势动作的训练与可视化反馈、陶艺制作综合评分、手势场景漫游等功能。最终,本论文完成具有陶艺知识学习、陶艺手势教学和陶艺作品展示三大模块的陶艺教学系统。（3）本论文将嵌入SENet的DenseNet网络与常见手势识别网络进行性能对比实验,证明了改进网络的有效性。并且进行了 U-Net网络训练的SMPL虚拟教师生成模型验证性实验,与传统生成模型进行定量对比,证明了本论文模型建模能力更强。此外,本论文对陶艺教学系统进行了系统评估与分析,证明了陶艺教学系统的易用性、教学性及学习效果。

关键词：陶艺教学手势交互关键帧检测手势动作识别虚拟人建模