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虚拟人技术及应用


作者:
孙守迁 吴群 吴剑锋
定价:
49.00 元
版面字数:
390.00千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
页数:
242
最新
印次时间:
2010年01月
ISBN:
978-7-04-029049-3
物料号:
29049-00
出版时间:
2010-07-16
读者对象:
高等教育
一级分类:
电气/电子信息/自动化类
二级分类:
电气/自动化专业课
三级分类:
计算机控制技术

本书论述了虚拟人技术的理论及应用,是作者多年来从事虚拟人技术理论及应用教学和研究成果的结晶。全书共分8章,第1章系统介绍了虚拟人相关技术及应用领域,第2~8章分别介绍了参数化虚拟人体建模、角色皮肤变形动画技术、虚拟人运动建模技术、虚拟人体运动合成技术、虚拟人步态模型研究、面向人机工程的虚拟人生物力学模型以及基于智能个体的群体文化活动复原等内容。

本书适用于计算机动画、新媒体艺术、游戏与娱乐、产品设计、人机工程学、非物质文化遗产保护以及体育仿真等应用领域的从业人员,包括研究人员、教师、研究生以及高年级本科生等。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 概述
        • 1.1 引言
          • 1.2 应用领域与分类
            • 1.3 研究内容
              • 1.3.1 虚拟人体建模
                • 1.3.2 虚拟人运动控制技术
                  • 1.3.3 虚拟人群仿真
                    • 1.3.4 虚拟感知与情感计算
                    • 1.4 小结
                      • 参考文献
                      • 第2章 参数化虚拟人体建模技术
                        • 2.1 空间几何变形技术
                          • 2.2 人体测量与特征参数
                            • 2.2.1 人体形态测量
                              • 2.2.2 建模特征参数选择
                              • 2.3 模板的选取与参数化
                                • 2.3.1 测量平面的定义
                                  • 2.3.2 长度信息的提取
                                    • 2.3.3 围度信息的提取
                                    • 2.4 基本变形建模控制方法
                                      • 2.4.1 轴变形原理
                                        • 2.4.2 增加径向控制的扩展轴变形
                                        • 2.5 控制体的构造与变形建模
                                          • 2.5.1 长度变形控制
                                            • 2.5.2 围度变形控制
                                              • 2.5.3 变形建模
                                              • 2.6 变形网格自适应细分
                                                • 2.7 实验结果
                                                  • 参考文献
                                                  • 第3章 基于骨架驱动的虚拟人皮肤网格变形动画技术
                                                    • 3.1 相关工作
                                                      • 3.1.1 顶点动画
                                                        • 3.1.2 骨架子空间变形技术
                                                          • 3.1.3 结合姿态空间的变形优化
                                                            • 3.1.4 嵌入辅助关节的骨架子空间变形
                                                              • 3.1.5 引入FFD中间体的变形方法
                                                                • 3.1.6 变换矩阵混合技术
                                                                  • 3.1.7 骨骼混合算法
                                                                  • 3.2 改进的骨骼混合算法
                                                                    • 3.2.1 四元数与单位四元数插值
                                                                      • 3.2.2 角色骨架结构与运动表示
                                                                        • 3.2.3 基于旋转四元数球面线性插值的骨骼混合算法
                                                                          • 3.2.4 运行时皮肤网格顶点的轴心校正
                                                                          • 3.3 插值预计算性能优化
                                                                            • 3.3.1 单位四元数量化索引表的生成
                                                                              • 3.3.2 构造单位四元数插值表
                                                                                • 3.3.3 单位球剖分与算法验证
                                                                                  • 3.3.4 数据结构运算的进一步优化
                                                                                  • 3.4 皮肤网格顶点法向量的动态更新
                                                                                    • 3.5 实验结果
                                                                                      • 参考文献
                                                                                      • 第4章 虚拟人运动建模技术
                                                                                        • 4.1 基于运动学的建模技术
                                                                                          • 4.2 基于动力学的建模技术
                                                                                            • 4.3 基于物理的建模技术
                                                                                              • 4.4 面向人机工程仿真的人体运动建模
                                                                                                • 4.4.1 基于逆向运动学的人体运动控制
                                                                                                  • 4.4.2 基于运动捕获数据的运动重定向
                                                                                                  • 附录A MATCHINFO文件说明
                                                                                                    • 附录B HTR文件说明
                                                                                                      • 参考文献
                                                                                                      • 第5章 基于运动编辑的虚拟人体运动合成
                                                                                                        • 5.1 运动编辑
                                                                                                          • 5.1.1 运动编辑的概念、必要性与难点
                                                                                                            • 5.1.2 运动编辑技术的研究现状
                                                                                                            • 5.2 运动编辑的基本操作
                                                                                                              • 5.2.1 人体运动的表示
                                                                                                                • 5.2.2 运动连接
                                                                                                                  • 5.2.3 运动混合
                                                                                                                    • 5.2.4 运动位移映射
                                                                                                                      • 5.2.5 运动信号处理
                                                                                                                        • 5.2.6 运动重定向
                                                                                                                        • 5.3 运动路径编辑
                                                                                                                          • 5.3.1 运动路径抽象
                                                                                                                            • 5.3.2 利用多层次B样条提取原始运动路径
                                                                                                                              • 5.3.3 运动路径编辑
                                                                                                                              • 5.4 从运动捕捉数据中提取关键帧
                                                                                                                                • 5.4.1 四元数之间的距离
                                                                                                                                  • 5.4.2 从运动捕捉数据中提取关键帧
                                                                                                                                    • 5.4.3 重建动画
                                                                                                                                      • 5.4.4 实验结果
                                                                                                                                      • 5.5 运动编辑系统Eidolon的设计与实现
                                                                                                                                        • 5.5.1 Eidolon的体系结构
                                                                                                                                          • 5.5.2 类层次与主要数据结构
                                                                                                                                            • 5.5.3 运动数据文件解析
                                                                                                                                              • 5.5.4 界面设计
                                                                                                                                              • 附录A 四元数及其运算
                                                                                                                                                • 附录B Cal3D
                                                                                                                                                  • 参考文献
                                                                                                                                                  • 第6章 虚拟人步态模型研究
                                                                                                                                                    • 6.1 概述
                                                                                                                                                      • 6.1.1 步态研究的概念和难点
                                                                                                                                                        • 6.1.2 步态研究的技术现状
                                                                                                                                                        • 6.2 步态的运动表示
                                                                                                                                                          • 6.2.1 步态运动学分析
                                                                                                                                                            • 6.2.2 运动数据表示方法
                                                                                                                                                              • 6.2.3 基于矢状面仰角的步态数据表示
                                                                                                                                                                • 6.2.4 基于矢状面仰角的步态周期图谱
                                                                                                                                                                  • 6.2.5 步态模型的基本思想
                                                                                                                                                                  • 6.3 步态的运动生成
                                                                                                                                                                    • 6.3.1 运动学模型
                                                                                                                                                                      • 6.3.2 步态数据集
                                                                                                                                                                        • 6.3.3 矢状面仰角约束
                                                                                                                                                                          • 6.3.4 矢状面仰角到关节角的映射机制
                                                                                                                                                                          • 6.4 步态参数控制
                                                                                                                                                                            • 6.4.1 步态参数分类
                                                                                                                                                                              • 6.4.2 高层参数与底层参数
                                                                                                                                                                                • 6.4.3 高层控制参数
                                                                                                                                                                                  • 6.4.4 底层驱动参数
                                                                                                                                                                                  • 6.5 面向服装展示的虚拟人步态模型研究
                                                                                                                                                                                    • 6.5.1 虚拟人的步态模型验证模块
                                                                                                                                                                                      • 6.5.2 系统构建
                                                                                                                                                                                      • 参考文献
                                                                                                                                                                                      • 第7章 面向人机工程的虚拟人生物力学模型
                                                                                                                                                                                        • 7.1 面向人机工程仿真分析的人体生物力学模型
                                                                                                                                                                                          • 7.1.1 面向人体测量学应用的模型
                                                                                                                                                                                            • 7.1.2 用于碰撞实验的模型
                                                                                                                                                                                              • 7.1.3 面向人机工程分析评价的人体生物力学模型
                                                                                                                                                                                              • 7.2 基于生物力学的人体几何建模
                                                                                                                                                                                                • 7.2.1 人体骨骼模型的层次结构及几何表示
                                                                                                                                                                                                  • 7.2.2 肌肉几何建模
                                                                                                                                                                                                    • 7.2.3 模型应用
                                                                                                                                                                                                    • 7.3 基于生物力学的虚拟人体外力模型
                                                                                                                                                                                                      • 7.3.1 建立外力模型的先决条件
                                                                                                                                                                                                        • 7.3.2 外力模型求解方法
                                                                                                                                                                                                          • 7.3.3 结果分析
                                                                                                                                                                                                          • 7.4 基于生物力学的虚拟人体肌肉力预测模型
                                                                                                                                                                                                            • 7.4.1 基于Hill的肌肉三元素模型
                                                                                                                                                                                                              • 7.4.2 静性收缩状态下的肌肉力预测模型
                                                                                                                                                                                                                • 7.4.3 动性收缩状态下的肌肉力预测模型
                                                                                                                                                                                                                  • 7.4.4 实验验证
                                                                                                                                                                                                                  • 7.5 模型验证
                                                                                                                                                                                                                    • 7.5.1 原型系统的设计与实现
                                                                                                                                                                                                                      • 7.5.2 实例分析
                                                                                                                                                                                                                      • 附录A 人体主要骨骼肌拓扑结构
                                                                                                                                                                                                                        • 附录B 质量、质心、转动惯量对体重、身高的二元回归方程系数表
                                                                                                                                                                                                                          • 附录C 人体主要骨骼的力学特性
                                                                                                                                                                                                                            • 附录D 肌肉生理横截面面积(PCSA)
                                                                                                                                                                                                                              • 附录E 上肢及肩部肌肉力预测模型组成
                                                                                                                                                                                                                                • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                • 第8章 基于智能个体的群体文化活动复原
                                                                                                                                                                                                                                  • 8.1 概述
                                                                                                                                                                                                                                    • 8.2 智能个体
                                                                                                                                                                                                                                      • 8.2.1 智能行为决策
                                                                                                                                                                                                                                        • 8.2.2 感知建模
                                                                                                                                                                                                                                          • 8.2.3 行为规划与实现
                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2.4 随机行为
                                                                                                                                                                                                                                            • 8.3 基于自主交互的群体文化活动重建实例
                                                                                                                                                                                                                                              • 参考文献

                                                                                                                                                                                                                                            相关图书