[发明专利]一种基于典型姿态的虚拟人整体姿态近似生成方法

说明书

本发明提供一种基于典型姿态的虚拟人整体姿态近似生成方法，该方法实现的总体流程为：1）创建典型姿态数据库；2）典型姿态添加；3）姿态选取依据和规则；4）整体姿态近似生成。实践证明，该方法能有效地解决虚拟人关节多自由度和多冗余度导致的整体姿态求解困难问题，减少虚拟人整体姿态计算的复杂度，为人机任务仿真提供有效的整体姿态近似生成方法。

技术领域

本发明涉及一种基于典型姿态的虚拟人整体姿态近似生成方法，用于虚拟人整体姿态生成，解决人机任务仿真中虚拟人关节多自由度和多冗余度导致的整体姿态求解困难问题，属于人机工程仿真领域。

背景技术

在人机任务仿真中，由于虚拟人关节具有多自由度和多冗余度的特点, 而姿态求解过程中一个自由度的确定就需要用一个约束条件，在实际计算中往往提供不了足够多的约束条件，因此虚拟人的姿态计算是一个复杂的问题。目前的研究主要集中在虚拟人局部姿态(比如上肢、下肢等)的自动计算方面，难以快速有效地生成符合人体习惯动作的整体姿态。为解决这个问题，一种比较有效的方法就是利用典型姿态数据库，借助经验数据、姿态规律等对虚拟人整体姿态进行计算，提高整体姿态近似生成速度，是一种有效的整体姿态近似生成方法。

发明内容

为解决上面出现的问题，本发明提出一种基于典型姿态的虚拟人整体姿态近似生成方法，该方法能有效减少虚拟人整体姿态计算的复杂度，通过利用典型姿态数据库并经匹配、选择以及适当的修改来计算虚拟人的姿态，提高整体姿态近似生成速度。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：基于典型姿态的虚拟人整体姿态近似生成方法，其特征在于：该方法实现的总体流程（见图1）为：1）创建典型姿态数据库； 2）典型姿态添加；3）姿态选取依据和规则；4）整体姿态近似生成。

所述步骤1）创建典型姿态数据库，在典型姿态数据库中创建典型姿态组，在典型姿态组中为每一类作业创建不同的典型作业姿态，典型作业姿态包括：（1）姿态生成条件；（2）关节姿态角；（3）姿态作业效率；（4）典型作业姿态表示。

所述的（1）姿态生成条件，是约束姿态的作业条件，或称姿态生成参数， 每个参数对姿态的影响程度不同，通常为每个参数设定一个表示影响程度的权因子，权因子越小表示相应的关节对整个虚拟人的姿态变化影响越小。

所述的（2）关节姿态角，是人体模型中各个关节的姿态角，一个姿态角包含X、Y和Z坐标轴方向上的三个自由度。

所述的（3）姿态作业效率，是工人在当前姿态下的作业效率，用来评价在当前作业姿态下虚拟人的作业效果。

所述的（4）典型作业姿态表示，可用集合表示为：

TPos={C,θ,WE}