面向虚拟维修的人体行为建模方法研究

虚拟维修技术的出现为产品的维修性分析与验证提供了新的手段。它通过在由计算机生成的虚拟场景中对维修过程进行仿真来达到维修性分析与验证的目的。然而，作为维修过程仿真中最为重要的环节，如何快速、准确地仿真维修人员的行为仍然是一个具有挑战性的课题：首先，缺少面向维修指令的虚拟人行为控制界面，从而导致维修过程的建模十分繁琐；其次，缺少维修动素的参数化合成方法，从而无法对虚拟人实施准确、灵活的控制。.本课题针对上述问题开展研究工作：研究面向指令的运动规划方法，给使用者提供对虚拟人行为的高层控制界面；研究基于运动捕获数据的参数化运动合成方法，在合成逼真维修动作的同时实现对运动的精确控制。本课题的开展将为虚拟维修中人体行为仿真提供快速、逼真的建模方法，其研究成果还可以用于基于文本的动画自动生成、自治虚拟人合成等研究领域。

虚拟维修技术的出现为产品的维修性分析与验证提供了新的手段。它通过在由计算机生成的虚拟场景中对维修过程进行仿真来达到维修性分析与验证的目的。与传统方法相比，虚拟维修技术在产品设计的初期就可以并行地开展维修性分析与验证工作，从而节省研制费用、缩短研制周期，具有广阔的应用前景。. 然而，作为维修过程仿真中最为重要的环节，如何快速、准确地仿真维修人员的行为仍然是一个具有挑战性的课题。首先，缺少面向维修指令的虚拟人行为控制界面，从而导致维修过程的建模十分繁琐；其次，缺少维修动素的参数化合成方法，从而无法对虚拟人实施准确、灵活的控制。. 本课题针对上述问题开展研究工作，研究并取得了如下成果：一、作为项目工作的基础，研究了如何从大量运动捕获数据中提取维修动素的自动化方法，提出了一种基于关键姿态分析的维修动素自动提取算法；二、在运动数据基础上，研究如何实现对虚拟人维修动作的精确控制，提出了一种基于函数数据分析的运动序列分析方法以及一种基于多层前馈神经网络的控制参数学习方法，从而实现了对维修动素的参数化控制；三、在运动控制手段上，研究了如何从较高层次的维修指令到维修动素的转化，提出了交互行为图的概念以及基于交互行为图的虚拟人交互行为规划方法，此外，还针对复杂任务的分解，提出了一种基于关键状态的虚拟人组合任务分层规划方法，从而实现了指令级维修过程的快速仿真。. 本课题的开展为虚拟维修中人体行为仿真提供快速、逼真的建模方法，其研究成果还可以用于基于文本的动画自动生成、自治虚拟人合成等研究领域。