基于四元數(shù)插值的虛擬人運動框架研究
隨著現(xiàn)代計算機科學(xué)的迅猛發(fā)展，通過虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）對現(xiàn)實生活場景的仿真成為當(dāng)前研究的熱點。在虛擬現(xiàn)實中，虛擬人可以到模擬的真實人無法到達(dá)或代價較高的現(xiàn)實環(huán)境中運動，減少了不必要的資源浪費和成本開銷，因此虛擬人相關(guān)的技術(shù)在軍事仿真、航天事業(yè)、教育培訓(xùn)、游戲娛樂等許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。
由于虛擬人相關(guān)的的技術(shù)在各領(lǐng)域應(yīng)用需求逐步增加，國內(nèi)外許多的專家團隊都開始研究各種虛擬人相關(guān)的技術(shù)。在國外，賓夕法尼亞大學(xué)Badler領(lǐng)導(dǎo)的人體建模與仿真中心是眾多的團隊中一個比較著名的研究團體，他們的研究包括參數(shù)化的關(guān)鍵幀技術(shù)在關(guān)節(jié)虛擬人的模型中的應(yīng)用、逆向運動學(xué)的應(yīng)用、人體的平衡研究、脊骨的建模、行走模型的建立、運動捕獲的研究、人的沖突檢測和糾正以及智能運動規(guī)劃問題的研究等；國內(nèi)在人體建模與運動控制方面，北京航空航航天大學(xué)、中國科學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)以及浙江大學(xué)等學(xué)校都做了大量的理論研究及實踐工作，比如在人體建模方面，北京航空航天大學(xué)的袁修干等人主要在人機系統(tǒng)仿真中的三維人體建模方面進(jìn)行了研究，在人體實時運動控制方面，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的賀懷清、洪炯熔等人致力于人體實時運動控制，并實現(xiàn)了人體步行與跑步方式。
本文考慮到在用矩陣和歐拉角表示虛擬人的運動時計算量大和自由度丟失等缺點，提出了四元數(shù)插值的方法來模擬虛擬人的運動，并對人體運動的多個動作特點進(jìn)行分析和研究，建立了虛擬人的運動框架，在合理的設(shè)計好虛擬人的運動模型，就可以對虛擬人的動作進(jìn)行模擬，從而豐富了虛擬人的基本運動形式。
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