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基于运动相似性的机会网络缓存管理策略

计算机工程与设计 2018年第8期39卷 2466-2471页

作者：张力陈滢生王言通重庆人文科技学院计算机工程学院重庆401524 重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

考虑机会网络节点移动相似性以及节点是否适合传输消息的判断对消息传输效率的影响,提出一种基于运动相似性的缓存管理策略。通过分析网络中消息副本扩散程度和节点的移动特性,估计缓存中消息待传输概率;结合节点运动、消息运动以及节... 详细信息

考虑机会网络节点移动相似性以及节点是否适合传输消息的判断对消息传输效率的影响,提出一种基于运动相似性的缓存管理策略。通过分析网络中消息副本扩散程度和节点的移动特性,估计缓存中消息待传输概率;结合节点运动、消息运动以及节点与消息运动的相似性,计算消息在节点中存储和转发的效用值;根据效用值选择适合节点转发的消息集合,确定在节点缓存溢出时需要丢弃消息的顺序。仿真结果表明,与ENMP、DY、CMA-MS等缓存管理策略相比,该策略具备较高的网络投递率、较低网络开销和传输时延。

关键词：机会网络运动相似性消息扩散传输概率缓存管理

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基于运动相似性的帧率提升算法

电视技术 2012年第19期36卷 23-26页

作者：毛韧陈颖琪高志勇陈立上海交通大学电子工程系图像通信与信息处理研究所上海200240

为提升低比特率通信接收端的视频帧率,解决快速运动中的图像模糊问题,提出了一种基于运动相似性的帧率提升算法,其三维递归搜索来减少运动估计的计算复杂度,利用自适应的判决窗口减少非相似运动对运动矢量预测的影响,提高运动估计的精度... 详细信息

为提升低比特率通信接收端的视频帧率,解决快速运动中的图像模糊问题,提出了一种基于运动相似性的帧率提升算法,其三维递归搜索来减少运动估计的计算复杂度,利用自适应的判决窗口减少非相似运动对运动矢量预测的影响,提高运动估计的精度;同时构建运动相似因子,对不同的运动相似块进行不同的运动矢量细化操作,减小块效应;利用对应的相似运动窗口来进行重叠块补偿插值,提高插值的精度。实验结果表明,该算法在主客观方面有较好的性能提升。

关键词：帧率提升运动相似性自适应判决窗重叠块运动补偿

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拟人机械臂关节等效的运动学映射算法

计算机工程与应用 2023年第20期59卷 318-325页

作者：李斯雨闵华松王琪武汉科技大学机器人与智能系统研究院武汉430080

为了更好地促进机器人对人体动作的实时精准模仿,以人臂运动特性为基础,针对拟人机械臂提出了一种基于等效关节的运动学映射算法。该方法根据人臂关节运动特点,将拟人机械臂关节等效为人臂关节,建立人臂到机械臂的转换模型。并由转换模... 详细信息

为了更好地促进机器人对人体动作的实时精准模仿,以人臂运动特性为基础,针对拟人机械臂提出了一种基于等效关节的运动学映射算法。该方法根据人臂关节运动特点,将拟人机械臂关节等效为人臂关节,建立人臂到机械臂的转换模型。并由转换模型与人臂特征函数确定映射函数,解决了人臂关节与拟人机械臂关节之间旋转轴线差异问题。针对拟人机械臂逆运动学复杂问题,提出一种新的逆运动学求解方法。该方法利用等效关节为球关节特点,将拟人机械臂逆运动学问题分解成三个问题,分别求解各关节角。仿真和实际实验结果表明,所提出的映射方法能够使机器人平滑且准确地复现人臂动作,拥有较高末端精度与完美的位形相似度。并与基于关节空间的映射算法和任务空间的映射方法进行了比较。

关键词：机器人模仿运动学映射运动相似性拟人机械臂

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通过语义控制改进运动合成

计算机研究与发展 2011年第7期48卷 1255-1262页

作者：刘渭滨刘幸奇邢薇薇袁保宗北京交通大学信息科学研究所北京100044 现代信息科学与网络技术北京市重点实验室北京100044 北京交通大学软件学院北京100044

运动相似性度量是基于运动图的人体运动合成技术的关键.现有方法主要使用运动捕捉数据姿态数值特征进行相似性度量与合成控制,很难处理语义描述上同类型运动数据集中的不同运动实现版本间的时间与空间特征分布变化的问题.提出了引入用... 详细信息

运动相似性度量是基于运动图的人体运动合成技术的关键.现有方法主要使用运动捕捉数据姿态数值特征进行相似性度量与合成控制,很难处理语义描述上同类型运动数据集中的不同运动实现版本间的时间与空间特征分布变化的问题.提出了引入用户语义控制来改进基于运动图的人体运动合成方法.使用关系特征作为高层语义描述,刻画同类型运动的空间变化特征;通过自学习过程,获得运动类模板,作为同类型运动的空-时特征语义描述;通过将运动类模板数据与人体运动序列文件进行匹配,实现运动类型识别和自动语义信息标注;借助关系特征语义描述及运动序列文件的语义标注信息,实现在基于运动图的运动合成中引入用户直观的高层语义控制.运动合成实验结果显示了该方法的有效性,为获得高质量人体运动合成数据提供途径.

关键词：运动合成运动图运动相似性运动语义分析运动标注运动捕捉数据

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投递能力感知的机会网络消息传输机制研究

投递能力感知的机会网络消息传输机制研究

作者：王言通重庆邮电大学

学位级别：硕士

智能终端设备的快速发展与普及,推动了移动通信技术的发展,也形成了许多具有新型结构的网络。该类网络中链路间歇性连接,消息传输延时较高。同时,传统网络中基于端到端路径的传输协议无法直接应用的此类网络中,需采用―存储-携带-转发... 详细信息

智能终端设备的快速发展与普及,推动了移动通信技术的发展,也形成了许多具有新型结构的网络。该类网络中链路间歇性连接,消息传输延时较高。同时,传统网络中基于端到端路径的传输协议无法直接应用的此类网络中,需采用―存储-携带-转发‖形式实现网络通信。作为此类网络中应用较广的机会网络,吸引了众多科研人员的关注。研究发现,在人携带着智能终端设备所构成的机会网络中,节点的移动与人们日常的社会活动存在着密切的联系,其移动会表现出社会学特性。因此,在机会网络中利用节点的社会性设计消息传输机制,能有效改善网络性能,也成为近几年机会网络研究的一个热点方向。本文以社会网络的角度,研究节点移动与节点社会关系的联系,分析节点投递能力,设计出基于投递能力感知的消息传输机制,具体的研究内容包含以下两个方面:考虑节点关系变化对消息传输性能的影响,以及节点关系变化与节点运动的联系,本文提出了基于节点关系强度感知的路由机制。首先利用节点运动过程中的相遇信息,描述节点关系强度的变化。同时利用节点相遇时间信息,估计节点将消息成功转发概率。然后结合关系强度和成功转发概率,得到节点将消息传输的投递效用值。最后根据效用值选择合适的消息下一跳携带节点。通过仿真验证表明:该机制在提升消息投递成功率的基础上,能明显降低传输时延和网络开销。考虑节点移动相似性以及节点是否适合传输消息的判断对消息传输效率的影响,提出了一种利用运动相似性的缓存管理策略。首先通过分析网络中消息副本扩散程度和节点的移动特性,估计缓存中消息待传输概率。然后结合节点运动、消息运动以及节点与消息运动的相似性,计算消息在节点中存储和转发的效用值。最后根据效用值选择适合节点转发的消息集合,同时确定在节点缓存溢出时需要丢弃消息的顺序。通过仿真验证表明:与其他缓存管理策略相比,该缓存管理策略具备较高的网络投递率、较低网络开销和传输时延。

关键词：机会网络节点关系强度路由机制运动相似性缓存管理策略

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数据驱动的布料多分辨率动态模拟方法研究

数据驱动的布料多分辨率动态模拟方法研究

作者：毕新宇浙江大学

学位级别：硕士

布料具有组织结构特殊,轻薄,易弯曲难拉伸力学特征,对其动态模拟一直是计算机图形学领域的研究难题。在不同的应用环境中,对布料模拟的真实感与解算速度有不同的要求。离线环境中,可以通过追加硬件条件保证真实感的呈现;但是在实时环境... 详细信息

布料具有组织结构特殊,轻薄,易弯曲难拉伸力学特征,对其动态模拟一直是计算机图形学领域的研究难题。在不同的应用环境中,对布料模拟的真实感与解算速度有不同的要求。离线环境中,可以通过追加硬件条件保证真实感的呈现;但是在实时环境中,需要解决如何在高效的前提下,保证模拟结果视觉真实感的问题。本文提出了一种基于时空维度运动相似性聚类简化方法来构建布料多分辨率模型。针对实时应用环境,提出数据驱动布料多分辨率动态模拟方法。研究通过对已有动画数据的学习,离线建立低分辨率模型动态形变到高分辨率模型动态形变还有高分辨率模型动态形变到高分辨率模型变形细节的映射关系。实时模拟时,由物理模拟驱动低分辨率模型动态形变。再利用数据驱动将低分辨率模型的形变映射到高分辨率模型上,最后将变形细节映射到高分辨率模型上,从而在不失真实感的情况下提高模拟效率。全文可以分为以下六章：第一章：概述动画从二维到三维发展的历程,阐释布料动画模拟概念与特殊性。从发展状况方面介绍多分辨率建模方法和布料动画模拟的两种主流方法：物理模拟方法和数据驱动方法,同时展示了这两种模拟方法在商业三维模拟应用软件中的应用。通过分析现有研究的问题,给出全文的研究思路,整理归纳了全文的主要研究内容。第二章：本章实现了获取具有真实感布料模拟动画数据的综合模拟方法。介绍了现有物理模拟布料方法的物理模型和数值解算方法,数据驱动人体变形的骨骼子空间变形方法,通过碰撞处理实现人体与布料间的碰撞,从而生成一个与人体运动相关的布料动态模拟模型。获得数据驱动布料变形方法所需的训练数据。第三章：提出了基于运动相似性的模型聚类简化方法,建立布料多分辨率模型。首先,利用SVD分解法,对一个运动序列的高分辨率模型上的点,分别在时间和空间上的运动特征做出分析和度量;然后,对时空维度上具有相似运动的点进行邻域间的聚类,形成局部区片,通过多次迭代与参数调整保证区片的均匀性;最后,在划分好的区片上,根据点的凹凸度筛选出删减点,进行删减并网格重建以完成点的删除简化,获得低分辨率模型。另外,为了保证简化后三角面片的均匀性,我们还针对局部区片边界的不均匀性,提出了一种保边界特征的简化算法。第四章：实现了数据驱动的多分辨率布料变形模拟方法,完成基于数据驱动的布料动态变形,展示高分辨率的细节模拟。首先采用综合模拟方法驱动低分辨率布料模型随着人体的运动进行动态模拟,得到布料大致的变形。再利用SSD方法驱动高分辨率模型和低分辨率模型形态初步匹配,完成第一次变形映射。最后利用动作的姿态信息作为子空间,对初次变形的高分辨率模型变形做出定义,建立姿态与变形细节之间的关系。利用RBF非线性方法生成变形到位移的映射,将高分辨率训练数据的细节添加到初次变形的高分辨率模型上。整个过程中所需要的权重参数通过对已有动画数据的学习得到。第五章：介绍了本文从数据获取到数据驱动模拟的开发流程与系统平台。包括通过BVH数据获取动态模拟数据的Maya平台、集合运动相似性度量分析以及聚类简化和实现数据驱动动态模拟的流程。第六章：全文的总结与展望,总结了本文的研究特点,并展望了今后进一步研究方向。

关键词：布料模拟运动相似性模型简化数据驱动多分辨率模型

基于Collada动画数据的运动合成方法的研究与实现

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基于Collada动画数据的运动合成方法的研究与实现

作者：王译笙东北大学

学位级别：硕士

随着虚拟现实技术的快速发展,计算机动画现在已经在人们的生活中的各个领域占有重要地位,其中,通过人体运动数据去建立的动画也有很大的市场需求。近年来,构建人体运动的手段已经趋于成熟,例如运动捕捉以及一些3D建模工具均可以对人体... 详细信息

随着虚拟现实技术的快速发展,计算机动画现在已经在人们的生活中的各个领域占有重要地位,其中,通过人体运动数据去建立的动画也有很大的市场需求。近年来,构建人体运动的手段已经趋于成熟,例如运动捕捉以及一些3D建模工具均可以对人体运动数据进行获取和编辑。但通过人工的方式得到的运动数据毕竟是有限的,并且在人力、物力等方面均有一定的成本。因此,如何高效的对运动数据进行复用是非常具有研究意义的。运动合成就是一种常用的运动数据复用方式,本文主要对运动合成方法进行深入研究。本文首先对Collada模型文件格式进行分析,确定在Collada文件中动画数据中人体运动的表现方式。然后基于人体运动的逻辑性,针对Collada动画数据,定义了运动模板的概念,再将其与运动数据的帧间数值距离相结合,设计了一种基于逻辑与数值综合判定的运动相似性度量算法。通过这种方式在度量两段运动的相似性时,既考虑数值上的相似,同时兼顾运动的逻辑相似,保证了运动相似性度量的准确性。在运动合成之前,首先通过运动相似性度量的结果,获得待合成运动的特征,再根据运动的逻辑相似性分别进行处理,在运动合成片段的选取上,本文针对运动的相似性的差异,提出了两种不同选取方式。本文对多种基于插值的运动合成进行了研究、比较,在运动合成的过程中,在根关节位移处理和局部姿态的融合上,分别选用最适合的插值方式,使合成效果得到提升。本文设计的运动相似性度量算法与其他的基于数值的运动相似性度量算法相比,具有能够度量逻辑相似性的优势,从而使度量结果更符合实际。本文设计的运动合成算法,在合成片段的选取上、合成细节的处理上与直接基于运动连接的运动合成算法相比更加细致,主要对比的方面有合成效果、过渡运动的平滑性等。通过真实数据进行分析对比,显示本文的方法具有一定的优势。

关键词：虚拟现实运动数据 Collada模型运动相似性运动合成

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帧率变换系统的总体架构与块处理器硬件设计

帧率变换系统的总体架构与块处理器硬件设计

作者：毛韧上海交通大学

学位级别：硕士

随着电子技术的发展，主流液晶显示器的刷新率远远超过视频图像的帧率，带来了图像的运动抖动和运动模糊现象，影响了用户的视觉享受。另一方面，由于带宽的限制，低比特图像通信中通常会减少传输视频的帧率，带来了接收端视频动态显示... 详细信息

随着电子技术的发展，主流液晶显示器的刷新率远远超过视频图像的帧率，带来了图像的运动抖动和运动模糊现象，影响了用户的视觉享受。另一方面，由于带宽的限制，低比特图像通信中通常会减少传输视频的帧率，带来了接收端视频动态显示效果的明显下降。对于上述问题，帧率变换技术的视频后处理方法能够很好地解决相应问题，有效地提高视频的动态显示质量。本文通过分析研究基于块匹配的帧率变换算法，给出了帧率变换系统的总体架构，设计并实现了系统架构中核心模块块处理器的硬件电路。在180MHz主频下，它能够控制帧率变换系统进行1080p@60Hz到1080p@240Hz的高清视频转换处理。本设计不仅能应用于数字电视后处理芯片中，而且对于低比特通信、3D数字电视等领域中也有重要的应用价值。本设计中，块处理器作为系统总控模块及运动估计模块，统一控制基本块中各级流水线的进程，能够提高帧率变换系统的并行度与执行效率。设计采取了块组及块的划分、并行处理与流水线设计、统一访问序列控制、计算模块的复用等设计优化方法。首先，按照一定的块组及块划分整个视频图像，使得帧率变换系统能够根据视频大小特征产生合理的处理顺序，提高了系统的工作效率;其次，采用多步骤分解设计，将帧率变换算法分成运动估计、矢量细化、补偿内插三级流水，提高了系统模块间的并行程度;第三，设计系统缓存访问序列控制器，统一控制系统多个模块对系统缓存的访问，提高缓存数据重用率，减少片外缓存读写带宽;第四，采用计算模块的复用设计，控制运动估计和矢量细化分时复用计算模块，这样有效地节省了系统资源的消耗。结果分析表明，本设计的块处理器控制帧率变换系统完成一个基本块内插三帧的处理需要361个时钟周期，而完成一个基本块内插一帧的处理只需要297个时钟周期。逻辑综合后结果表明，本设计的块处理器在65nmCMOS工艺下所消耗资源门数为72.16K,所占面积约0.15mm2，支持180MHz的工作频率。实验结果表明，当工作在180MHz时，该设计能够满足帧率变换系统进行1080p@60Hz到1080p@240Hz高清视频实时变换处理的时序要求。最后，针对系统实现的帧率提升算法，本文提出了一种基于运动相似性的改进算法，并通过实验仿真验证能够提高运动估计及补偿内插的准确性，提高帧率变换的处理效果，为下一代帧率变换系统的研究做出了铺垫。

关键词：帧率变换块处理器并行流水处理访问序列控制运动相似性

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下肢外骨骼机器人机构设计及虚拟样机实现

下肢外骨骼机器人机构设计及虚拟样机实现

作者：周辉东北大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,下肢外骨骼机器人作为一种典型的人机一体化的助力装置。在生物医学、军事和民用领域等方面有着广泛的应用前景,有很大的实用和研究价值。它是一种可以让人直接穿戴的机械装置,将人的智能和机器人的“体力”结合到... 详细信息

随着科学技术的发展,下肢外骨骼机器人作为一种典型的人机一体化的助力装置。在生物医学、军事和民用领域等方面有着广泛的应用前景,有很大的实用和研究价值。它是一种可以让人直接穿戴的机械装置,将人的智能和机器人的“体力”结合到一起。利用下肢外骨骼可以为穿戴者提供保护、行走和负重等功能。它涉及到众多学科,是多种高新科技术的集成。本文在阐述了下肢外骨骼机器人的国内外现状后,将系统分为四个部分分析,论述了控制系统,感知系统、和驱动系统。选择了电机作为髋关节的驱动,MR阻尼器作为膝关节的驱动,把脚底压力信号和关节角度作为感知信息。根据人体行走的规律,设计下肢外骨骼的机械结构,并分析了每个关节的特点,对它的自由度进行配置以及确定驱动的安装位置。下肢外骨骼机器人的机械结构必须能跟踪人体运动,对机械装置的尺寸有较高的要求。以髋关节和膝关节的位置跟踪为目标函数,用Powell算法对机械尺寸优化。对阻尼器建立数学模型,利用最小二乘法对数学模型进行参数识别。在论述了设计的下肢外骨骼机构后,建立了下肢外骨骼的运动学方程,消解了膝关节存在的关节耦合。然后用拉格朗日方法对摆动相和支撑相建立动力学方程。考虑到下肢外骨骼控制的复杂性,本文采用Solidworks和Adams建立了虚拟样机。在Solidworks里建立了下肢外骨骼机器人三维简化模型,将模型导入Adams里形成虚拟样机。在虚拟环境中,对机构进行运动分析,可以验证模型和步态轨迹的合理性。用运动相似性定义可以验证虚拟样机和人体下肢的运动具有一致性。综上所述,本文所设计的下肢外骨骼机器人三维模型为实物样机的生产提供了指导,并且虚拟样机也可以验证规划的步态的合理性。

关键词：下肢外骨骼机器人机械结构优化动力学模型 ADAMS仿真运动相似性