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手部运动仿真技术的研究

宫可想  
【摘要】:随着计算机技术和图形技术的快速发展,虚拟现实已经被人们公认为是21世纪重要发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。那么,在虚拟环境中,不仅包括地形和运动实体的仿真,还包括人体运动的仿真。尤其在交互式的虚拟环境中,人体运动的形象化描述和他的行为建模与仿真变得越来越为重要。而手又是人体最复杂最富有表现力的部分,因此本文的研究具有及其重要的理论意义和实际意义。 纵观国内外人体建模技术的研究现状,仅手部模型而言,构造逼真的模型还存在着亟待解决的问题。本文针对这些问题提出了手部层次模型,根据手部的生理学结构,总结控制手部运动和形状的约束参数,研究手部的层次建模法及其运动仿真技术。论文的主要工作如下: 第一,根据手部具有层次性的生理学结构分析其骨骼结构,总结出手部运动时具有的31个自由度和相应的物理特性,设置相关的约束参数来控制手部的运动并用线段来表示手部的骨骼模型。 第二,考虑到肌肉是依附于骨骼之上的特性,采用特征横截面来建立依赖于骨骼模型的肌肉模型。肌肉模型是由许多小的NURBS面片拼接而成,并用基于NURBS的轴变形技术来实现手部运动效果,同时也探讨了NURBS的相关技术。 第三,结合皮肤的生理学结构,生成网状结构的皮肤纹理包括细纹和明显皱纹。此纹理含有随肌肉收缩或扩张而发生相应变化的参数,通过改变这些参数,使皮肤发生相应的变化。 本论文通过仿真系统对理论结果进行了验证。


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