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人体运动研究始于60年代航空科技发展时期,并随着计算机技术的发展而逐步完善。人体运动是在三维立体空间展开和变化的,其运动方式必定遵循一定的运动规律,随着计算机软硬件技术的飞速发展,使得人体的各种复杂运动得以在PC机上以三维动画的方式完整显示。由于传统的人体运动模型存在各种各样明显的局限性,要想在虚拟环境中演绎逼真的人体运动,首先必须建立逼真的人体模型,其次人体在虚拟环境中的运动控制技术是一项至关重要的技术。
本文介绍了目前人体建模和人体运动行为建模的发展和研究现状,以及虚拟环境中人体运动控制技术的研究现状。探讨了虚拟环境中人体运动行为建模方法,本文直接采用OpenGL编程开发人体运动的骨骼层次模型,在了解了人体运动学和动力学模型并仔细研究了人体运动模式的基础上,构建了人体运动各肢体之间的运动连带关系结构,采用基于关节的运动层次结构,建立了本文中的人体运动模型,并分析了人体下半部的动力来源问题,根据分析得来的动力来源结果建立了简单的运动模型,对人体下半部的运动进行了简单的模拟。以虚拟环境中人体运动控制技术为研究目标,根据所建立的人体运动模型,采用齐次变换的链乘法则,求取人体运动过程中姿态和位置。最后,在传统而简单的寻径算法和A*路径规划算法的基础上,提出了实时计算类关键帧法对虚拟人体行走的简单路径进行了规划,最后通过编程实现了虚拟环境中人体运动的实现。本文所开发的虚拟人的运动,能够交互地观察、修改其运动序列,使其运动方式更加真实、自然。本文所实现的是虚拟人在原地踏步、走步和转身这几种运动模式之间进行转换。