收藏本站
《中国科学院研究生院(计算技术研究所)》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于空间多点信息采集的虚拟现实人景合成关键技术研究

黄海明  
【摘要】: 本文从空间多点信息采集处理技术及其在虚拟现实中的应用出发,针对目前光学运动捕捉所存在的运动跟踪与重构的质量和速度等各种问题展开了研究,包括提高跟踪质量的策略和改善重构水平的策略,并对虚拟人景交互合成的策略进行了深入的研究。根据运动捕捉的流程,从各个环节提高跟踪质量和重构效果,包括姿态参数的获取、参数有效性判别、虚拟人的建模与驱动、以及在虚拟现实环境中的合理保持一致性的策略,并实现了相关的算法。 本文首先综述了运动捕捉的意义,人体运动捕捉数据的不同应用,分析了对运动跟踪质量造成影响的各种因素并讨论了其中的一些需要进一步研究的问题。同时对人景合成的策略进行了介绍,还介绍了一些可以利用运动捕捉的虚拟人应用系统。 本文针对与表演者匹配的marker-skeleton模型获取的相关问题展开研究,定义了适合运动的人体结构,研究并确定了适合的marker个数和粘贴位置。由于关节中心的获取是skeleton模型获取的关键问题,本文研究了各种关节中心获取算法,通过实验从算法精度和复杂度两个方面分析了各种算法的优劣,给出了marker权值、搜索优化、异点去除以及改善样本集等策略,最终实现了一种精确的关节中心定位算法。在此基础上,根据本系统的具体情况,进行局部关节子系统的调整,构造了Full-Marker-Joint关系模型来进行关节中心的快速定位,以此来生成所有帧的关节中心。接着在分析了Herda假设的基础上,提出了经验解析算法与全局能量最小搜索的混合方案,最后给出了完全marker-skeleton模型的生成结果。 本文对人体运动姿态的运动参数获取方法展开了研究,分析了现有的多种姿态获取方法,包括运动学几何解析法、逆向运动学解析法、能量函数法和动力学方法。接着详细阐述了基于较少marker的无skeleton的运动参数解析法。为了解决分级解析几何关节参数求解所导致的最终重构的marker重合度不佳的情况,并避免局部收敛问题,最终本文提出了一种基于粗姿态和完全marker-skeleton模型的运动参数获取算法。 本文分析了目前一般采用的运动参数有效性判别方法,包括刚体关系判别、幅度空间可达性判别、基于统计学的关节受限角判别、运动平滑度判别等等,然后提出了一种新的有效性判别策略——具有个性化关联性的运动参数有效性判别策略,通过生成、保存各关节的受限空间,将有效性问题转化为空间判定问题。最后对该策略进行了例证。 在对信息补全与信息调整方法的研究中,我们特别考虑了速度变化的外插方法,并给出了有关的信息补全结果。同时针对Marker表面漂移问题,提出了一种基于常识针对表面漂移的关节参数补偿策略。 在概述了目前虚拟人建模与驱动研究状况的基础上,本文简述了本系统虚拟人模型的建模方法,针对虚拟人匹配骨架的手工生成和配准所存在的随意误差,提出了一种基于OBB包围盒的虚拟人匹配骨架自动获取方法。然后文章阐述了常用的多肢体段重叠
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(计算技术研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP391.9

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 方小勇;魏小鹏;张强;周东生;;人体运动数据重构方法进展[J];计算机应用研究;2008年11期
2 田子潇;黄海明;刘云根;刘金刚;;基于三维桌面操作系统的3D游戏设计与实现[J];计算机应用研究;2008年12期
3 康名彦;吴琼;;适用于运动捕捉的虚拟人驱动显示的研究[J];微计算机信息;2009年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 田光辉;三维鼠标系统设计及性能分析[D];山东理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵沁平,沈旭昆,夏春和,王兆其;DVENET:一个分布式虚拟环境[J];计算机研究与发展;1998年12期
2 庄越挺,刘小明,潘云鹤;一种基于视频的人体动画骨架提取技术[J];计算机研究与发展;2000年04期
3 黄海赟,戚飞虎,姚志洪;基于NURBS自由变形的腿部运动建模方法[J];计算机研究与发展;2000年06期
4 王兆其,杨长水,高文;基于VRML的中国手语三维显示[J];计算机研究与发展;2003年03期
5 丁锋,俞朴;球坑半径自动测量系统[J];计量技术;2000年08期
6 张国雄,张德芬;四点法测量球心和球半径的最优方案[J];计量学报;1993年04期
7 丁锋,俞朴;四点测球法在球坑自动检测中的应用[J];计量学报;2001年03期
8 杨长水,王兆其,高文,陈益强;个性化虚拟人体模型骨架生成方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年01期
9 高文,陈熙霖,马继勇,王兆其;基于多模式接口技术的聋人与正常人交流系统[J];计算机学报;2000年12期
10 朱强 ,庄越挺 ,潘云鹤;基于紧身衣的人体动画研究[J];软件学报;2002年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈芬;林学华;赵清华;;基于骨骼蒙皮动画的三维虚拟士兵研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年03期
2 沈春龙,吉根林,张友良;面向多用户的三维虚拟车间场景共享技术研究[J];兵工学报;2002年02期
3 王成;戴树岭;;人体变形中局部坐标系旋转失真问题[J];北京航空航天大学学报;2012年01期
4 薛为民;林本敬;;虚拟人技术在人机交互中的应用研究[J];北京联合大学学报(自然科学版);2008年02期
5 刘扬;李京;陈云浩;宫阿都;彭程;;基于纹理切换的虚拟战斗人员三维显示方法[J];北京邮电大学学报;2007年04期
6 彭伟锋;陈刚;张良;王建坡;董忠亮;;虚拟人在国庆阅兵推演系统中的应用研究[J];测绘科学;2011年01期
7 马颖峰,任辉;VR化学实验模型的设计[J];中国远程教育;2002年04期
8 周洁萍,龚建华,陈铮,杜蔚;协同虚拟地理环境中多用户交流交互模式及实现[J];地理与地理信息科学;2005年05期
9 秦文虎;吴宇晖;赵正旭;;虚拟角色动作编辑及运动控制[J];东南大学学报(自然科学版);2006年05期
10 杨俊;刁永锋;;VRML在网络三维游戏设计中的应用[J];电脑知识与技术;2008年34期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李洁;汪新林;游向阳;;一种新的虚拟维修手部动作生成方法[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
2 段晓楠;;智能虚拟环境中虚拟Agent感知模型的研究[A];AECC专题学术研讨会论文集[C];2007年
3 马登武;孙隆和;;虚拟现实技术研究综述.[A];中国体视学学会图像分析专业、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业、中国航空学会信号与信息处理专业第一届联合学术会议论文集[C];2000年
4 龚光红;杨帆;王涛;杨扬;;人体运动的计算机虚拟合成技术研究[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
5 龚光红;宋子健;杨帆;王涛;;人体运动与表情的计算机仿真技术研究[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年
6 付林;龚光红;黄展鹏;;人体运动建模和可视化仿真[A];第八届全国信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
7 平安;王志良;;基于生理信号的人机情感交互系统应用研究综述[A];2009中国控制与决策会议论文集(3)[C];2009年
8 赵娅;杨友红;刘贤梅;解红涛;;虚拟训练仿真系统中虚拟人的运动控制研究[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
9 陈皓;郑利平;刘晓平;;模板在虚拟现实平台中的应用[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2006年
10 孙静;罗月童;储昭辉;;基于计算机动画的虚拟导游技术及其应用研究[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程熙;交互式虚拟人运动生成与控制算法研究[D];浙江大学;2010年
2 张伟;分布式大规模虚拟环境中的序一致性[D];国防科学技术大学;2010年
3 索宁;基于运动捕捉的虚拟人关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
4 王丽辉;三维点云数据处理的技术研究[D];北京交通大学;2011年
5 刘晨光;基于单目视频无标记点的三维人体姿态估计的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 张湘玉;基于细分的曲线曲面变形技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 周航军;分布式大规模虚拟环境消息序一致性时间管理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 孙立博;虚拟人群行为建模及仿真技术研究[D];天津大学;2012年
9 陈怀友;大规模作战仿真平台可视化关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 蔡飞龙;京剧脸谱数字化建模与绘制技术研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 楚秉智;关节特征约束的骨架提取算法及其应用研究[D];辽宁师范大学;2010年
2 何文静;面向手语合成的运动基元获取方法研究及实现[D];湘潭大学;2010年
3 隋菲;虚拟替身自主交互模型研究[D];河南工业大学;2010年
4 孟巍;基于时空配准的运动融合技术研究[D];华东理工大学;2011年
5 刘登志;人体角色的自动绑定与卡通运动[D];浙江大学;2011年
6 季林峰;基于DSP的人脸检测式3D立体显示系统研究与实现[D];浙江大学;2011年
7 王林;视频图像序列中的人体运动分析[D];昆明理工大学;2009年
8 罗山;智能视觉监控中运动目标检测与跟踪的研究[D];昆明理工大学;2009年
9 漆超;基于智能监控技术的PTZ研究[D];昆明理工大学;2009年
10 海燕敏;笔交互手绘动画的半自动生成方法研究[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄真;孔宪文;;6-SPS并联机器人机构运动分析[J];东北重型机械学院学报;1992年04期
2 王兴凤;秦开怀;;五自由度光电鼠标:能实现三维空间交互的新型USB鼠标的设计与实现[J];电子学报;2010年02期
3 胡国胜;并联机器人的工作空间研究现状[J];仪器仪表用户;2004年06期
4 孔宪文,杨延力;解析式6-SPS并联机器人机构尺度类型综合与特殊位形分析[J];高技术通讯;1996年06期
5 张典范;高峰;;染色体切割设备的并联宏动平台运动学传递性能[J];光学精密工程;2009年08期
6 张彦斌;王慧萍;吴鑫;;完全各向同性3自由度平面并联机构的型综合[J];光学精密工程;2012年03期
7 韩建敏;;基于Winsock的3D游戏设计与开发[J];电脑开发与应用;2012年08期
8 孔宪文,杨廷力;一种新型简单6-SPS并联机器人及其位置正解[J];机器人;1995年01期
9 赵燕;王琨;李硕;;平面机构自由度计算中几个问题的探讨[J];机械管理开发;2009年06期
10 李艳;王兆其;毛天露;;基于广义交叉截面的实时虚拟人皮肤变形方法[J];计算机科学;2005年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 崔茂源;基于虚拟现实技术与监控理论的机器人示教系统研究[D];吉林大学;2004年
2 李艳文;几类空间并联机器人的奇异研究[D];燕山大学;2005年
3 刘国翌;基于视频的人体运动跟踪技术研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 赵洪全;3-DOF并联机器人传动性能研究[D];天津理工大学;2010年
2 叶冬明;新型大工作空间并联机构及其性能研究[D];南京理工大学;2012年
3 王银;并联式燃气流冲击效应试验台运动模拟[D];南京理工大学;2012年
4 陈江;扫描电镜载物台定位系统关键技术研究[D];燕山大学;2005年
5 张晓;基于单目视觉的人体运动分析研究[D];武汉理工大学;2006年
6 左扣成;3-TPT型并联机床的误差分析与仿真[D];东北大学;2005年
7 姚延嗣;虚拟环境鼠标三维操作的研究与实现[D];首都师范大学;2007年
8 马宁;一种新型3-RPUR并联机构的运动学分析及仿真研究[D];燕山大学;2007年
9 刘冰;3-TPS混联机床运动仿真与控制算法研究[D];东北大学;2008年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨永全;饮食健康中的食物体积估算云计算技术研究[D];中国海洋大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 康译友;三维交互虚拟精馏实验室的构建技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 田光辉;三维鼠标系统设计及性能分析[D];山东理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何红梅,王兆其,陈小武;DVENET应用程序框架的设计与实现[J];计算机研究与发展;1998年12期
2 庞国峰,陈国军;DVENET中计算机生成兵力的初步实现[J];计算机研究与发展;1998年12期
3 陈国军,胡南炜,庞国峰;DVENET中实体交互控制的设计与实现[J];计算机研究与发展;1998年12期
4 庄越挺,刘小明,潘云鹤;一种基于视频的人体动画骨架提取技术[J];计算机研究与发展;2000年04期
5 王兆其,杨长水,高文;基于VRML的中国手语三维显示[J];计算机研究与发展;2003年03期
6 赵沁平,怀进鹏,李波,沈旭昆;虚拟现实研究概况[J];计算机研究与发展;1996年07期
7 张国雄,张德芬;四点法测量球心和球半径的最优方案[J];计量学报;1993年04期
8 庄越挺,刘小明,潘云鹤,杨骏;运动图像序列的人体三维运动骨架重建[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年04期
9 ;嵌入参数空间的曲面控制自由变形方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1998年03期
10 刘明宝,姚鸿勋,高文;彩色图像的实时人脸跟踪方法[J];计算机学报;1998年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐海锋;;分布式虚拟环境的网络通信机制研究与应用[J];微计算机信息;2008年03期
2 姚挺;张申生;王江春;朱挺杰;;虚拟现实中多通道实时手势绘图技术研究[J];系统仿真学报;2006年01期
3 何明;;注意:当代十大关键科技进入快行道[J];情报杂志;1993年01期
4 粘振华 ,孟昭香;虚拟现实的现状及其在军事上的应用[J];情报指挥控制系统与仿真技术;1994年04期
5 张再兴;虚拟现实的技术概念和研究课题[J];清华大学学报(自然科学版);1995年05期
6 李瑞晨;虚拟现实及其在航天领域的应用[J];太空探索;1996年04期
7 马小虎,潘志庚,石教英;虚拟现实系统的体系结构和软件开发工具[J];计算机工程与应用;1997年08期
8 姚兰,黄河棣;虚拟现实中的几个问题及其解决方法[J];微机发展;1997年06期
9 胡心智;信息网络技术的哲学思考[J];马克思主义与现实;1998年05期
10 杨则正;虚拟现实与汽车坐椅设计[J];管理科学文摘;1998年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高承勇;;前言[A];工程三维模型与虚拟现实表现——第二届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C];2009年
2 王田苗;吕洪波;丑武胜;;基于虚拟现实的医疗外科培训系统[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年
3 李云贵;张凯;;我国建设行业信息化现状与思考[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十一届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2002年
4 袁桂平;;虚拟现实及其军事应用[A];地理空间信息技术与应用——中国科协2002年学术年会测绘论文集[C];2002年
5 李文伟;任海龙;;美军作战实验室及其带来的启示[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
6 李宗华;江丕文;魏正;;基于三维数字地图系统的城市设计[A];2009`中国地理信息产业论坛暨第二届教育论坛就业洽谈会论文集[C];2009年
7 周东红;沈东义;郭林;胡元凌;;基于虚拟现实的海量地震三维可视化平台开发与应用[A];中国地球物理·2009[C];2009年
8 周娴玮;方勇纯;;AFM纳米操作系统研究进展[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第二分册)[C];2009年
9 刘宁;赵越;;虚拟现实与增强现实技术在现代军事中的应用与前景展望[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
10 淮永建;张先勇;郝重阳;;Java 3D API和虚拟现实[A];中国体视学学会图像分析专业、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业、中国航空学会信号与信息处理专业第一届联合学术会议论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 广西壮族自治区马山县环境保护局 黄金民;虚拟技术可为环保服务[N];中国环境报;2010年
2 CBN记者 孙进;虚拟现实的商业前景[N];第一财经日报;2009年
3 李艳;国内首个虚拟现实电子竞技产品面世[N];陕西日报;2008年
4 佚名;虚拟现实在房产建筑设计中的应用[N];中华建筑报;2008年
5 熊澄宇;虚拟现实中的哲学体验[N];中国图书商报;2001年
6 本报记者 常丽君;把虚的当实的用[N];科技日报;2010年
7 记者 宋京平;虚拟现实仿真技术为结构工程助力 《结构工程虚拟现实可视化仿真方法及其应用》获奖[N];中国建设报;2011年
8 记者 许忠通讯员 卢林潭;吐哈油田虚拟现实中心通过验收正式投用[N];中国石油报;2007年
9 本报记者 王子筠;中视典软件开发重磅再出击[N];中国现代企业报;2009年
10 特约作者 黄军洁;VR:神奇的虚拟现实[N];电脑报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄海明;基于空间多点信息采集的虚拟现实人景合成关键技术研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2005年
2 张克敏;基于虚拟现实的机器人仿真研究[D];重庆大学;2012年
3 王企远;步行康复训练机器人助行腿的步态规划与运动控制[D];上海大学;2011年
4 王征;基于视频的三维人体重建和运动捕捉[D];天津大学;2009年
5 罗元;城市道路交通流智能化模拟虚拟现实系统研究[D];清华大学;2012年
6 艾远高;基于虚拟现实的水电机组状态监测分析方法研究[D];华中科技大学;2012年
7 刘瑞;运动捕捉数据智能处理算法研究及应用[D];大连理工大学;2012年
8 柴功博;半虚拟现实座舱手部定位技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 胡铂;虚拟现实中体力作业的生理工效学评价方法实现与验证[D];清华大学;2011年
10 汤勇;增强半虚拟现实飞机座舱关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李雪殚;基于WTK的分布式虚拟环境的设计与实现[D];西南交通大学;2006年
2 姚远;基于OGRE的SCVR系统的设计与实现[D];北京交通大学;2010年
3 罗为君;基于XNA的虚拟现实三维引擎设计与实现[D];湖南大学;2010年
4 韩晓明;装甲车虚拟现实驾驶训练系统技术的研究[D];兰州理工大学;2011年
5 唐召东;计算机虚拟通信实验系统—频带传输实验系统的设计与实现[D];天津师范大学;2004年
6 孙长勇;虚拟现实中三维建模技术方法的分析与研究[D];解放军信息工程大学;2004年
7 田颖辉;基于虚拟现实的集装箱码头布局规划仿真系统研究[D];武汉理工大学;2005年
8 刘建威;基于图像的虚拟现实漫游技术研究[D];西安理工大学;2003年
9 鲁强;VR技术在基于WEB的网络管理中的研究与应用[D];华北电力大学(河北);2004年
10 路海涛;基于虚拟现实的低照度动态视觉功效测试系统研究[D];北京理工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026