1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文虛擬環(huán)境中角色運(yùn)動(dòng)構(gòu)型空間和混合控制技術(shù)研究姓名：王江春申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：張申生20051101上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要在2％一17％。2人體共有200個(gè)以上的自由度，其運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，實(shí)時(shí)獲取全部關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)是不困難的，通常的做法是通過(guò)一些專門設(shè)計(jì)的傳感器和跟蹤系統(tǒng)來(lái)獲取關(guān)鍵關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，再通過(guò)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真來(lái)計(jì)算和推斷其他關(guān)節(jié)的活動(dòng)數(shù)據(jù)。在這方面過(guò)去已經(jīng)有了大量的研究，也

2、提出了許多不同的角色運(yùn)動(dòng)控制模型。但這些專門設(shè)計(jì)的傳感器和跟蹤系統(tǒng)不僅價(jià)格昂貴，而且只能用于設(shè)計(jì)的特定場(chǎng)合，對(duì)通用的虛擬人行為控制研究并不適用。本文研究的是如何利用盡可能少的簡(jiǎn)單設(shè)備來(lái)獲得少數(shù)關(guān)節(jié)的必要運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算和推斷其他關(guān)節(jié)的活動(dòng)數(shù)據(jù)。對(duì)于簡(jiǎn)單設(shè)備的運(yùn)動(dòng)輸入，通過(guò)適當(dāng)?shù)乃惴?例如Ⅸ)，可產(chǎn)生一定數(shù)量的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。但這些算法自成體系，簡(jiǎn)單設(shè)備得到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)往往獨(dú)立性強(qiáng)，缺乏聯(lián)系，甚至沖突，它們的合成使用是本項(xiàng)目的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。

3、為了利用這些簡(jiǎn)單輸入的各自數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)合成的目的，首先對(duì)角色運(yùn)動(dòng)加以分析。本研究提出了基于時(shí)空約束的動(dòng)態(tài)特征，再通過(guò)專家判斷矩陣對(duì)動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行排序；最后在動(dòng)態(tài)特征的指導(dǎo)下，完成運(yùn)動(dòng)的參數(shù)化，得到參數(shù)化的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作。在參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作序列基礎(chǔ)上結(jié)合動(dòng)態(tài)特征，定義時(shí)空約束，并設(shè)定相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)。求解這一非線性方程組，可以生成多種逼真的新運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法既可保留原始運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)屬性，又能生成多種滿足不同場(chǎng)景需求的全新動(dòng)作，從而提高了運(yùn)動(dòng)數(shù)

4、據(jù)的重用性。然后，從角色運(yùn)動(dòng)控制模型角度進(jìn)行研究。通過(guò)研究相關(guān)的角色運(yùn)動(dòng)控制體系，詳細(xì)分析了各個(gè)多層控制體系的特點(diǎn)。借鑒Pe廿u[Petriu2002】的基于運(yùn)動(dòng)控制抽象層次三層模型對(duì)角色控制層次進(jìn)行了劃分，又受到聰明人模型[LiuY2003】分層獨(dú)立接收外界信息的啟發(fā)，提出了角色運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)層次混合控制模型。其多層數(shù)據(jù)導(dǎo)入框架使得預(yù)編輯的固定運(yùn)動(dòng)與實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生的即時(shí)動(dòng)作在不同控制層次上的融合成為可能。采用基于動(dòng)態(tài)特征的多層混合控制運(yùn)動(dòng)融

5、合法完成運(yùn)動(dòng)融合。通過(guò)建立虛擬世界信息模型，對(duì)角色活動(dòng)的環(huán)境進(jìn)行了必要闡述。對(duì)于多層混合控制的多種適用情形，采用ECA規(guī)則對(duì)運(yùn)動(dòng)融合方法管理和組織。這樣，可以減少完成復(fù)雜運(yùn)動(dòng)時(shí)的外界控制輸入數(shù)量，降低外設(shè)要求，也有效滿足角色靈活控制和數(shù)據(jù)復(fù)用的需要。通過(guò)上述方案，建立了支持實(shí)時(shí)層次混合控制模型的角色運(yùn)動(dòng)庫(kù)。同時(shí)，在文末原型系統(tǒng)中，利用提出的角色運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)層次混合控制模型解決了實(shí)時(shí)控制下的手部靈活運(yùn)動(dòng)與離線預(yù)存儲(chǔ)的軀干固定運(yùn)動(dòng)的融合問(wèn)題，