基于四元數(shù)插值的虛擬人運(yùn)動框架研究
隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展，通過虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）對現(xiàn)實(shí)生活場景的仿真成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。在虛擬現(xiàn)實(shí)中，虛擬人可以到模擬的真實(shí)人無法到達(dá)或代價較高的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中運(yùn)動，減少了不必要的資源浪費(fèi)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(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)中一個比較著名的研究團(tuán)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(yùn)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(yùn)動捕獲的研究、人的沖突檢測和糾正以及智能運(yùn)動規(guī)劃問題的研究等；國內(nèi)在人體建模與運(yùn)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(shí)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(jī)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(shí)時運(yùn)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(shí)時運(yùn)動控制，并實(shí)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(yùn)動時計(jì)算量大和自由度丟失等缺點(diǎn)，提出了四元數(shù)插值的方法來模擬虛擬人的運(yùn)動，并對人體運(yùn)動的多個動作特點(diǎn)進(jìn)行分析和研究，建立了虛擬人的運(yùn)動框架，在合理的設(shè)計(jì)好虛擬人的運(yùn)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(yùn)動形式。
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