三维人体动态计算机模拟及仿真系统
三维虚拟机器人运动仿真系统设计
第3 0卷 第 1 2期
2 0 1 3年 1 2月
计 算 机 应 用 研 究
Ap p l i c a t i o n Re s e a r c h o f C o mp u t e r s
Vo I . 3 0 No . 1 2 De c .2 0 1 3
三 维虚 拟 机 器 人 运 动仿 真 系统设 计 术
关键 词 :三维虚 拟机 器人 ;运动仿 真 ;传感 器仿真 中图分类 号 :T P 3 9 1 . 9 文 献标志 码 :A 文章编 号 :1 0 0 1 — 3 6 9 5 ( 2 0 1 3 ) 1 2 — 3 8 2 0 — 0 4
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1 — 3 6 9 5 . 2 0 1 3 . 1 2 . 0 7 9
T e c h n o l o g y f o C h i n a ,C h e n g d u 6 1 1 7 3 1 ,C h i n a )
Abs t r a c t: Th i s p a pe r i n t r o d uc e d t h e d e v e l o p me nt o f 3 D v i r t ua l r o b o t k i n e ma t i c s s i mul a t i o n s y s t e m . An d t hi s p a pe r e l a bo r a t e d a n e f f e c t i v e me t ho d o f b ui l d i ng 3D v i r t u a l r o b o t ki ne ma t i c s s i mu l a t i o n s y s t e m ba s e d o n a ph y s i cs e ng i n e. Ac c o r d i ng t o t h e
基于三维人体运动仿真与视频分析的计算机辅助运动系统
基于三维人体运动仿真与视频分析的计算机辅助运动系统及示范应用(一)科技奥运技术、产品、服务的名称及所属单位1、项目名称:基于三维人体运动仿真与视频分析的计算机辅助运动系统及示范应用2、所属单位:中国科学院计算技术研究所(二)科技奥运技术、产品、服务在奥运筹备建设中的应用情况、专利保护情况、技术水平情况等在国家运动队备战2004年雅典奥运会的过程中,我们积极试用阶段研究成果,为国家跳水队、蹦床队备战奥运的集训提供高科技服务。
在雅典奥运会上,我国跳水队取得六枚金牌的好成绩。
我国原有的弱势项目蹦床在雅典奥运会也获得一枚铜牌,实现了奖牌零的突破。
另外,中国该队在2005年举办的第二十四届世界蹦床锦标赛团体比赛中,夺得男、女蹦床团体与男子单跳团体三项世界冠军,实现中国蹦床在世界三大赛上的历史性突破,目前已经跃升为世界强队。
该项成果的应用已完全获得国家体育总局的肯定与认可,被认为是“一项开创性研究工作”,“能够有效提高运动训练的科学性与效率,对快速提高运动成绩有很大帮助”,并被授予第二十届奥运会科研攻关与科技服务一等奖,并有近40套软件系统无偿装备到各个运动项目的国家队,为多个运动项目国家队备战08年奥运会进行辅助训练。
1、应用情况:实施本项目所产生的成果是“面向体育训练的三维人体运动模拟与视频分析系统”,该系统包含三维人体运动仿真与视频分析两个子系统,其应用情况如下。
1)、在国家运动队备战2004年雅典奥运会的过程中,我们积极试用阶段研究成果,为国家跳水队、蹦床队备战奥运的集训提供高科技服务。
研发的系统成为他们的重要训练科技装备,并为这些运动队在雅典奥运会取得这些优异成绩,做出了重要的贡献。
2)、由于系统在备战2004年雅典奥运会的过程中所取得的优异成绩,系统部分成果已开始在射击、田径、跳水、击剑、举重、体操等多个运动项目国家队备战08年奥运会训练中全面推广使用。
①在国家射击队的训练中,教练员利用此软件的自动跟踪功能获取手枪慢射运动员射击时手的移动轨迹,来分析射击动作的技术问题。
三维仿真模拟训练系统
三维仿真模拟训练系统近年来,随着科技的不断发展,三维仿真模拟训练系统在军事、航空、医疗等领域得到了广泛的应用。
本文将探讨三维仿真模拟训练系统的定义、优势以及应用领域,并简要介绍目前在这些领域中的具体应用情况。
一、定义三维仿真模拟训练系统是一种基于计算机生成的三维场景和模型,通过虚拟现实技术实现对真实情景的还原,以达到培养学习者技能和提供模拟环境下实际操作经验的目的。
该系统通过各种传感器和交互式设备与用户进行互动,使得用户能够在虚拟环境中进行各种任务的模拟训练。
二、优势1. 安全性:三维仿真模拟训练系统能够在虚拟环境中模拟各种现实场景,对训练者和设备来说是安全的。
在军事训练中,可以避免真实环境中的危险和风险,提供更加安全的训练平台。
2. 成本效益:与真实训练相比,三维仿真模拟训练系统具有显著的成本优势。
真实训练需要大量的资源投入,包括人力、物力和财力,而虚拟训练只需要一套完善的模拟软件和硬件设备即可。
这对于企业和组织来说是一种更经济高效的培训方式。
3. 自由度高:三维仿真模拟训练系统具有很高的自由度,可以模拟各种复杂情景和任务。
用户可以在虚拟环境中随意调整参数和变量,提高训练的灵活性和可调整性。
这种自由度使得训练者能够更好地适应真实场景中的变化和挑战。
三、应用领域1. 军事领域:三维仿真模拟训练系统可以模拟各种战斗场景,包括陆海空三军的训练。
通过该系统,士兵可以接受实战化的训练,提高其作战能力和反应速度。
此外,该系统还可以用于指挥员的指挥训练,提高指挥决策的准确性。
2. 航空领域:三维仿真模拟训练系统在飞行员培训中起着重要的作用。
通过该系统,飞行员可以在虚拟环境中进行模拟飞行,学习各项飞行操作和紧急情况处理技能。
这种模拟训练能够提高飞行员的操作经验和飞行技巧,同时减少真实飞行所带来的风险。
3. 医疗领域:三维仿真模拟训练系统在医疗培训中有广泛的应用。
通过该系统,医学学生和医生可以进行手术模拟训练,学习正确的操作步骤和技巧。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法虚拟维修人体建模与运动仿真是一项近年来备受关注的研究领域,它可以应用于医疗、运动训练、娱乐等多个领域。
本文将介绍基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法,包括建模、运动捕捉、物理仿真等方面的技术原理和应用实例。
一、虚拟维修人体建模虚拟维修人体建模是指利用计算机图形学技术对人体进行建模和表现。
而在Unity3D 中,我们可以利用其强大的建模工具和资源库来进行人体建模。
我们可以利用建模工具对人体各个部位进行建模,包括头部、身体、四肢等。
然后,可以利用贴图和材质来进行细节的表现,使得虚拟人体更加逼真。
Unity3D还支持骨骼动画,可以对虚拟人体进行动作设计和表现,使得人体在虚拟环境中可以自然地进行运动。
二、运动捕捉在虚拟维修人体建模与运动仿真中,运动捕捉是非常重要的环节。
运动捕捉是指利用传感器或摄像头等设备采集真实世界中的运动数据,然后将这些数据应用到虚拟模型中,使得虚拟人体可以模拟真实人体的运动。
在Unity3D中,可以利用其内置的动作捕捉工具来进行运动捕捉,也可以通过第三方设备和软件来进行更加精细的运动捕捉。
通过运动捕捉,可以使得虚拟人体在运动时更加自然和真实,为后续的运动仿真做好准备。
三、物理仿真物理仿真是虚拟维修人体建模与运动仿真中的另一个重要环节。
物理仿真是指对虚拟环境中的物体和人体进行物理性质的模拟,包括重力、碰撞、摩擦等。
在Unity3D中,可以利用其内置的物理引擎来进行物理仿真,也可以通过编程和脚本来进行自定义的物理仿真。
通过物理仿真,可以使得虚拟人体在运动过程中受到逼真的物理影响,更加真实地模拟人体的运动状态。
虚拟维修人体建模与运动仿真可以应用于多个领域。
在医疗领域,可以利用虚拟维修人体进行手术模拟和训练,帮助医生进行手术操作的练习和提高手术成功率。
在运动训练领域,可以利用虚拟维修人体进行运动模拟和训练,帮助运动员进行运动技能的提高和训练效果的评估。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法随着医学科技的不断进步,在医疗领域中,虚拟人体仿真技术正起着越来越重要的作用。
在医学教育、手术规划、康复训练等方面,虚拟人体仿真技术都能够提供更高效、更安全、更直观的解决方案。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法具有良好的应用潜力,本文将探讨这一领域的技术发展和应用前景。
Unity3D是一款跨平台的游戏开发引擎,而在虚拟人体建模与仿真中,利用其强大的图形渲染、物理引擎和动画技术,可以实现高度真实的人体模型和动作仿真。
Unity3D支持多种主流的操作系统,如Windows、Mac OS、Linux等,且可以轻松移植到手机、平板等移动设备上,具有很好的可扩展性和通用性。
Unity3D拥有一套完整的开发工具和社区支持,具有较低的学习门槛和较高的灵活性,可以满足不同应用场景下的需求。
在虚拟人体建模与仿真领域,Unity3D还有许多优秀的插件和资源可以加速开发,例如人体建模工具、动作捕捉系统等,进一步提升了开发效率。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法具有技术基础扎实、开发成本较低、应用范围广泛等优势,为虚拟人体仿真技术的发展提供了有力支持。
二、虚拟维修人体建模技术1. 三维建模虚拟维修人体建模是虚拟人体仿真的基础,而在Unity3D中,可以利用其强大的建模工具和插件进行人体建模。
一般来说,三维人体建模可以通过扫描现实中的人体模型、手工建模和使用人体建模软件进行建模。
在建模过程中需要考虑人体的外表形状、肌肉和骨骼结构、身体比例等因素,以便后续的动作仿真和运动分析。
2. 纹理贴图虚拟人体的外表质感对于仿真效果至关重要,而在Unity3D中,可以通过材质系统和纹理贴图来实现人体模型的真实感和逼真度。
利用纹理贴图可以模拟肌肤的细微纹理、肤色、光泽等特征,使得虚拟人体更加逼真。
3. 动作捕捉虚拟维修人体的建模不仅需要考虑静态外表,还需要考虑动态的动作。
RoboCup3D人形仿真新手指南(server安装及代码编译)
RoboCup3D 人形仿真新手指南allen 2010-09-01本文主要包括三个方面:(1)ROBOCUP 3D 仿真环境的建立,即SERVER的安装(2)编译SEU-SPARK 源码生成可执行文件(3)开始一场比赛并使用TOOKIT 观看LOG。
第一节建立ROBOCUP 3D 仿真环境1.1 安装编译环境和依赖库本次校赛的操作系统采用Ubuntu10.04,使用CD安装后需安装相应的编译环境和依赖库。
1)安装编译环境等$sudo apt-get install build-essential g++ ruby1.8 ruby1.8-dev python2.6-dev cmake2)安装依赖库$sudo apt-get install libboost1.40-all-dev libfreetype6-dev libdevil-dev libode-dev libsdl-dev freeglut3-dev libtiff4-dev libslang2-dev注意:SERVER 需要安装的依赖库有SLANG、BOOST、FREEGLUT、ODE、DEVIL 和SDL1.2 安装3d SERVER此处可以直接执行install.sh脚本进行安装。
由于校赛server和最新的server有所不同,需打上校赛补丁$ patch -p1<xiaosai_patch.patch1)安装simspark$ cd simspark*$ mkdir build$ cd build$ cmake ..$ make$ sudo make install2)安装rcssserver$ cd rcssserver*$ mkdir build$ cd build$ cmake ..$ make$ sudo make install重启电脑打开终端输入rcsoccersim3d 将看到一个球场和一个球表示仿真环境已经安装成功(如图一).注意:如果安装过程中有错误提示,根据相应提示找到缺少或需重新安装的软件包。
三维仿真模拟训练系统(一)2024
三维仿真模拟训练系统(一)引言概述:三维仿真模拟训练系统是一种利用计算机技术和三维建模技术构建的虚拟训练环境,旨在通过模拟真实场景和情境,提供具有实战性的训练资源,以帮助训练对象提升技能水平和决策能力。
本文将对三维仿真模拟训练系统进行详细介绍,包括其原理、功能、应用领域、优势和未来发展方向。
正文内容:1. 原理1.1 数学模型:三维仿真模拟训练系统基于一系列数学模型,包括几何模型、物理模型、运动学模型等,通过对现实物体和运动过程进行建模和仿真,实现真实感观的模拟效果。
1.2 传感器技术:通过结合传感器技术,三维仿真模拟训练系统能够准确捕捉和反馈训练对象的动作和表现,以实时调整仿真环境和提供即时反馈,增强训练的针对性和实用性。
2. 功能2.1 场景模拟:三维仿真模拟训练系统能够模拟各种真实场景,如战场环境、航天飞行、医疗手术等,让训练对象在虚拟环境中感受到真实场景的复杂性和压力,提高应对复杂情况的能力。
2.2 交互体验:通过交互设备,训练对象可以与虚拟环境进行互动,进行各种操作和实验,同时系统能够根据训练对象的操作和反馈进行实时调整,提供个性化的训练体验。
2.3 数据分析:三维仿真模拟训练系统具备数据采集和分析功能,能够记录和分析训练对象的行为数据,包括反应时间、准确度等指标,为训练评估和改进提供数据支持。
2.4 多人协作:系统支持多人模式,多个训练对象可以在同一虚拟环境中进行训练,并进行协作和协同训练,提高团队合作能力和沟通协调能力。
2.5 定制开发:三维仿真模拟训练系统具备定制开发功能,可以根据不同的训练需求和应用领域进行定制化开发,提供个性化的训练方案和功能模块。
3. 应用领域3.1 军事训练:三维仿真模拟训练系统在军事领域得到广泛应用,可以模拟战场环境、武器操作等,提升作战能力和战时决策能力。
3.2 航空航天:在航空航天领域,三维仿真模拟训练系统能够提供飞行模拟、航天器操作等训练,培养飞行员和宇航员的技能和心理素质。
学习如何使用计算机进行人体建模和仿真
学习如何使用计算机进行人体建模和仿真人体建模和仿真是计算机科学和医学领域的重要研究方向。
通过计算机技术对人体进行建模和仿真,可以深入理解人体结构与功能,探索人体各种疾病的发生机理,为医学研究提供重要参考。
本文将介绍如何使用计算机进行人体建模和仿真。
一、人体建模的基本原理人体建模的基本原理是将人体的形态结构、器官系统以及相关生理参数通过数学模型和计算机算法进行建立和表示。
主要分为以下几个步骤:1. 数据采集:通过医学影像设备(如CT、MRI等)获取人体的三维形态数据,包括器官的位置、形状和尺寸等信息。
2. 数据处理:对采集到的数据进行预处理,包括图像的分割、去噪、重建等操作,以得到高质量的人体数据。
3. 模型建立:利用得到的人体数据,建立数学模型来描述人体的结构和功能。
常用的模型包括有限元模型、刚体模型、神经网络模型等。
4. 参数标定:根据实际测量数据和相关文献资料,对模型中的参数进行标定,使模型能够准确地模拟真实的人体行为。
5. 仿真验证:通过数值计算和仿真技术,对建立的人体模型进行验证和评估。
可以通过仿真实验来模拟人体受力、运动、疾病等情况,进一步了解人体的工作原理和特性。
二、人体建模与仿真的应用领域1. 医学研究:人体建模和仿真可以帮助医学研究人员深入了解疾病的发生机制,提供新的治疗方案和手术模拟。
比如,通过对心脏的建模和仿真可以帮助诊断和治疗心脏病;对脑部进行建模和仿真可以辅助脑部手术的规划和操作等。
2. 生物力学研究:通过人体建模和仿真,可以研究人体运动学和动力学,揭示人体运动的原理和机制。
比如,通过对骨骼和肌肉的建模和仿真,可以研究人体姿势、步态、力学负荷等,对设计人机界面、改进人体工程学具有重要意义。
3. 虚拟现实和游戏开发:人体建模和仿真技术在虚拟现实和游戏开发中有广泛应用。
通过建立逼真的人体模型和运动规律,可以增强虚拟世界的真实感,提高用户的身临其境感和沉浸感。
4. 教育培训:人体建模和仿真可以用于医学教育、外科手术培训等领域。
人体三维形体模拟仿真试衣系统的研究
【 关键 词 】三维形 体模拟仿真 试衣 系统 数据 库 红外摄像 M A T L A B 3 D S M A X K i n c c t技术
用 户通 过前 台 界面输 入人 体 三维 数据 , 系统 响应输入从数据库 中调出 已有的虚拟三维 立体模型 ,再根据 用户选 择的服装调出服装的 三维数据 。然后虚拟人体 模特 “ 穿上”虚拟的 服装 ,可 以 3 6 0度 拖动 旋转,并显示衣服与人 体 的匹配度 ( 百分制 )和 推荐 的衣服尺码,方 便用户观察 、选择 。
S o f t w a r e A p p l i c a t i o n・ 软件应用
人体 三维形体模拟仿 真试衣 系统的研 究
文/ 张达文 梅 栋
是基于现代社会 网购这 一新 兴 本 文介 绍 了人体 三 维 形体模 拟 仿 真试 衣 系统 ,它主要 是 以 红 外 摄 像 、M A T L A B 、3 D S M A X 、 数 据 库 等技 术 ,制作 一 个 以远程 服 装 试 穿 为服 务对 象的综 合性 系统 该 系统采 用 电脑软 件模 拟 的方 式 来 构 建人 体 与服装 的 三维 立体模 型 ,并 自动进 行 最佳 匹配,从 而 为 消费者 提供 服 装选 择 的参 考。 系 统 通 过 用 户 自行 输 入 自 己 的 各 种 形 态体 征 ,建立 其独 有 的人 体
1 引 言
目前 国 内外,随 着 网购趋 势 愈发 猛烈 , 因此消 费者在 购物 上有了新的层次上的要求 , 因此 网上试衣 间更符合消费者对产品未来的需
求及市场发展 的方 向。 网上试衣间最先在美 国、
日本等 国家 出现,中国的网上试衣服务 因其技 术上 的瓶颈 ,还不 能达到最完美的现场效果 。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法随着虚拟现实技术的不断发展,虚拟人体建模与运动仿真技术也逐渐成为一个备受关注的研究领域。
在医学领域,虚拟人体建模与运动仿真技术可以被应用于手术模拟、康复训练、人体姿势分析等领域。
本文将针对基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法进行研究与探讨。
虚拟维修人体建模是指通过计算机图形学技术,对人体进行三维建模,实现对人体各部位的精确建模和组织结构的模拟。
而虚拟维修人体运动仿真则是在虚拟人体建模的基础上,实现对人体运动的仿真与模拟。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法,其具体实现过程主要包括人体建模、骨骼动画、物理引擎等多个方面。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法的第一步是人体建模。
在Unity3D 中,可以使用专业的建模工具(例如Blender、Maya等)对人体进行建模。
建模的过程中,需要对人体各部位进行精确的建模,确保模型的真实性和精细度。
还需要考虑到人体的肌肉、骨骼、皮肤等组织结构,以及不同的姿势和动作,在建模过程中需要考虑到这些因素,保证建模的精确性和真实性。
在虚拟维修人体建模与运动仿真中,骨骼动画是一个非常重要的环节。
在Unity3D中,可以使用骨骼动画技术对人体进行动画的表现,通过对骨骼进行动画的关键帧设置和曲线调整,实现对人体运动的仿真和模拟。
在建模的过程中,需要考虑到人体不同部位之间的连接关系和动态变化,以及骨骼的自由度和限制条件,在动画设计中需要保证运动的自然流畅和真实性。
物理引擎也是虚拟维修人体建模与运动仿真的重要组成部分。
通过Unity3D的物理引擎组件,可以实现对人体的物理运动的模拟与仿真。
在虚拟维修人体建模与运动仿真过程中,物理引擎可以模拟人体不同部位之间的相互作用关系,例如骨骼之间的约束关系、肌肉之间的拉伸和收缩等,以及在不同环境条件下的运动效果。
通过物理引擎技术,可以使虚拟人体的运动仿真更加真实和精确。
三维仿真模拟训练系统(二)
三维仿真模拟训练系统(二)引言概述:三维仿真模拟训练系统是一种利用计算机技术和虚拟现实技术,对真实世界的场景和操作进行模拟的训练系统。
本文将从以下五个大点来详细阐述三维仿真模拟训练系统的相关内容。
1. 三维模拟环境的构建a. 数据收集与处理,包括地理信息、建筑结构等数据的采集和处理。
b. 场景建模与渲染,使用建模软件将数据转化为可视化的三维场景。
c. 物理引擎与碰撞检测,实现真实感的物理效果和环境交互。
2. 用户交互与操作a. 输入设备的使用,包括手柄、触控屏等,提供用户与虚拟环境的交互接口。
b. 动作捕捉技术的应用,通过捕捉用户的动作实现真实的操作体验。
c. 操作指令和反馈机制,通过系统的反馈指导用户进行操作和训练。
3. 虚拟角色与行为仿真a. 虚拟角色的创建与设计,包括外观、动作和行为等方面。
b. 人工智能技术的应用,使虚拟角色具有智能化的行为模拟和决策能力。
c. 多人协同与互动,多个用户在虚拟环境中进行协同训练和互动。
4. 训练效果评估与数据分析a. 训练过程参数的记录和分析,监控用户在训练过程中的表现和状态。
b. 训练效果的反馈与评估,根据用户的表现和结果给予反馈和评价。
c. 数据分析与挖掘,通过对大量的训练数据进行分析,提取有用的信息。
5. 应用领域与发展趋势a. 军事模拟训练,包括军事战场、武器操作和战术决策等方面的训练。
b. 航空航天领域,包括飞行模拟、航天器设计和航空管制等训练应用。
c. 医疗技术培训,包括手术操作、病例分析和急救演练等医疗领域的训练。
总结:三维仿真模拟训练系统是一种通过计算机技术和虚拟现实技术对真实场景和操作进行模拟的训练系统。
本文从三维模拟环境的构建、用户交互与操作、虚拟角色与行为仿真、训练效果评估与数据分析以及应用领域与发展趋势等五个大点进行了详细阐述。
随着技术的不断进步和应用领域的扩大,三维仿真模拟训练系统将在各个领域发挥更加重要的作用。
三维数字化人体建模及运动模拟技术
三维数字化人体建模及运动模拟技术近年来,随着计算机技术的不断发展,三维数字化人体建模及运动模拟技术已经逐渐成为了一个热门的领域。
这项技术可以模拟人体的各种运动、姿态和表情,被广泛应用于电影、游戏、医疗和体育等领域。
三维数字化人体建模技术的基础是人体解剖学和生理学知识。
通过对人体构造和运动规律的研究,可以将人体的各个部分分解成一个个小模块,再通过三维建模软件将它们组合起来构成一个完整的人体模型。
这个模型包含了人体的所有结构信息,可以方便快捷地进行各种运动模拟和表情表达。
在模型构建过程中,需要对人体的形态、结构、骨骼、肌肉等进行精细的分析和测量,以确保模型的真实性和可靠性。
在三维数字化人体建模技术的应用中,最常见的是运动模拟。
运动模拟是指通过计算机模拟人体在不同场景下的各种姿态和动作,其应用领域包括电影、电视、游戏等。
运动模拟的核心在于解决人体运动的物理问题,如受力、动量守恒、角动量守恒等。
通过建立相应的数学模型和物理引擎,可以模拟出真实的人体运动效果。
三维数字化人体建模技术的另一个重要应用是医学。
通过对人体健康情况的全面了解和分析,可以通过三维数字化人体建模技术进行手术模拟、器官重建等操作,帮助医生更好地进行诊疗和治疗。
此外,三维数字化人体建模技术还可以用于医学教育和科学研究。
三维数字化人体建模技术在体育领域的应用也日益普及。
运动员的身体机能是其成败的关键,通过三维数字化人体建模技术,可以更加准确地了解运动员的身体状况和行动规律,从而为他们的训练和比赛提供更有针对性的指导。
总之,三维数字化人体建模技术是一项非常重要的技术,其应用领域广泛,对人们的生产生活和科学研究都产生了深远的影响。
随着技术的不断发展,相信三维数字化人体建模及运动模拟技术将会有更加广泛的应用。
Human CAD人体运动仿真软件--介绍(中文版)
Human CAD人体运动仿真软件简介HumanCAD人体运动仿真软件是加拿大NexGen公司产品,迄今已有20年的专业研发技能和经验,其基础构架是NexGen公司开发人员从1990年就开始研发的ManneQuin仿真软件。
HumanCAD人体运动仿真软件主要用于人体体力作业的动态、静态模拟和分析。
它拥有多个作业工具和环境组件模块。
场景逼真、实用,可以对运动和作业过程中的躯干、四肢、手腕等部位的空间位置、姿势、舒适度、作业负荷、作业效率等数据进行采集和分析,在世界范围的研究领域被广泛使用。
Human CAD人体运动仿真软件主要模块HumanCAD V1.2主程序:实现主要的编程功能,包括导入/输出人体和实物模型、构造编程环境等。
HumanCAD ErgoTools:扩展人体模型相关的数据库,使分析功能更强大。
HumanCAD CADExchange:用于扩展软件可识别的三维模块类型,使软件兼容性更强。
使用指导书及相关资料针对教育/科研用户,指导其高效展开科研。
产品许可号:正版授权许可。
Human CAD人体运动仿真软件输出功能可及度分析视野分析抬举力量分析作业姿势评估舒适度分析基于用户设定的其他人体作业数据HumanCAD人体运动仿真软件功能特点可根据用户需求,自动生成三维人体模型。
可设置人体模型的尺寸、姿势、动作。
设计、生成产品模型,并设定其各种物理参数。
与各类相关三维建模软件都有良好接口,可实现用户自定义模型的导入与输出。
具备强大的数据分析功能,可以分析人在作业过程中的姿势、舒适度、做功等数据。
分析数据可直接导入word、xls等文件,便于后续分析。
本身带有庞大的人体参数数据库,为建模和数据分析提供权威而便捷的支持。
HumanCAD人体运动仿真软件系统要求Windows 2000 及XP以上版本内存1GB 以上硬盘:1GB以上显卡:支持3D显示。
数字虚拟人体及仿真技术的研究
数字虚拟人体及仿真技术的研究数字虚拟人体和仿真技术是当今计算机科学领域的热门研究方向之一。
相较于传统实体模型,数字虚拟人体是通过计算机技术,对人体的形态、构造、内部器官、生理功能等进行数字化模拟,使得我们能够在计算机中对人体进行高度仿真,如同真实存在的实体一样。
数字虚拟人体包含了人体的各个方面,例如头、躯干、四肢、器官等等。
在数字化的过程中,每一个部位的详细形态和结构都会被记录下来,通过计算机生成图像和动态影像展示给人们观看。
同时,数字虚拟人体还包含了人体的生理功能,例如呼吸、心跳、血液循环等等,这些功能也是通过程序模拟而成。
数字虚拟人体的研究不仅在医学领域具有重要意义,也在诸多其他领域得到了广泛应用。
在医学领域,数字虚拟人体为医生们的临床实践提供了重要的辅助手段。
医生们可以通过数字虚拟人体的模拟操作,更好地了解人体结构、生理功能和疾病发生的原因,从而更好地预防和治疗疾病。
数字虚拟人体还能够模拟人体解剖学,帮助医学教育者完成解剖学教育任务。
此外,在医学器械和药物的研发过程中,数字虚拟人体也扮演了重要角色,它可以评估人体对器械和药物的反应和影响,帮助研发者们更快捷地发现成功的研发方案。
在汽车制造领域,数字虚拟人体的应用也十分广泛。
例如,汽车厂商可以通过数字化模拟测试汽车的安全性,例如在车祸时发生了什么、物体如何与汽车的外壳互动等等。
数字虚拟人体还能够模拟驾驶人员在驾车时的反应和姿态,帮助汽车制造者更好地评价汽车的驾驶性能和人机交互效果。
数字虚拟人体的魅力不仅仅在于它能帮助我们更好地理解和了解人体,还在于它能够广泛地应用于更多领域。
在虚拟现实技术的基础上,数字虚拟人体进一步地扩展了我们对于人类世界的认知和理解。
随着互联网技术和计算机技术发展的迅速,用户对于更逼真的虚拟体验需求也不断增大。
虚拟现实技术是数字虚拟人体领域的重要应用之一,它将数字虚拟人体与虚拟现实技术相结合,提供更加真实、更加身临其境的体验。
基于3D人体姿态估计的虚拟试衣系统设计
基于3D人体姿态估计的虚拟试衣系统设计随着科技的发展与社会的进步,现代人对于时尚的要求也日益提高。
穿搭成为了现代人生活中不能或缺的一部分。
然而,对于购物来说,传统的试衣间让人感到束手无策。
众所周知,现实中的试衣间不仅脏乱差,而且服装的尺码也随着不同品牌、不同款式而异。
基于这些原因,虚拟试衣系统却越来越引人注目,这个应用利用3D人体姿态估计技术,实现了试衣体验的个性化、准确化。
一、虚拟试衣系统的技术原理虚拟试衣系统是一种基于3D建模和人体姿态估计技术的应用。
3D人体姿态估计技术是通过计算机视觉中的深度学习算法,将2D图像转化成3D空间中的模型,从而得到人体各个角度姿态信息。
而3D建模技术,则是将3D模型渲染到一个虚拟环境中,实现真实感观空间中的显示。
这些技术是构成虚拟试衣系统的基础核心,并且需要运用大量数据样本的学习、训练和调整。
二、虚拟试衣系统的优势虚拟试衣系统的优势是显而易见的,它通过3D建模和人体姿态估计技术,实现了虚拟场景下的试穿体验。
而这种体验的另一个优势是其个性化和准确度。
即使是同样的穿搭,因为不同人的身材、比例等差异,所产生的视觉效果也可能存在差异。
虚拟试衣系统立足于3D技术,能够模拟人体各个角度的真实效果,从而实现个性化试穿。
此外,虚拟试衣系统还可以实现一些操作便利性的进步。
在虚拟试衣系统中,顾客可以详细的查看每个穿搭的细节,包括材质的手感、缝合的细节、样式的内在特征等。
而在现实试衣间中,查看每一细节需要二次穿脱衣物,使用的方式是十分麻烦的。
这样的便利性,不仅节省了大量的时间和精力,也提升了整个购买体验的舒适度。
三、虚拟试衣系统的展望尽管现在虚拟试衣系统还不是特别成熟,但是它在用户体验和技术发展方面已逐步得到了关注。
“试穿”是购买流程中非常重要的环节,虚拟试衣系统已经取得了巨大的成功。
通过不断地调整学习和改进,虚拟试衣系统必定会发展出更加成熟的产品形态,并且成为购物的重要一环。
总之,基于3D人体姿态估计的虚拟试衣系统是當今最熱門的技術應用之一。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法虚拟维修人体建模与运动仿真是一种通过计算机技术进行人体结构建模和运动仿真的方法,其应用领域涵盖了医学、生物科学、计算机游戏等多个领域。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法,具有较强的真实感和交互性,能够为医学相关领域提供更加真实、直观的人体结构和运动仿真模拟。
本文将从理论、方法以及实际应用等多个角度对基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真进行深入分析和探讨。
1.1 三维建模技术三维建模技术是指利用计算机技术对三维空间进行建模的一种技术。
在虚拟维修人体建模过程中,三维建模技术可以实现对人体各部位的精确建模,包括骨骼、肌肉、器官等。
基于Unity3D的三维建模技术具有较强的灵活性和实用性,能够实现对人体结构的高度还原。
1.2 生物力学分析生物力学是研究生物体运动规律和力学特性的学科,其在虚拟维修人体建模中具有重要作用。
借助生物力学分析技术,可以对人体各部位的运动进行精确模拟,还原真实的生理运动过程。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模方法结合了生物力学分析技术,可以实现对人体运动的高度还原和仿真。
1.3 纹理渲染技术纹理渲染技术是指对三维模型表面进行纹理映射和渲染的技术。
在虚拟维修人体建模中,纹理渲染技术能够实现对人体表皮、肌肉等部位的真实纹理还原,增强虚拟人体模型的真实感和逼真度。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模方法可以利用其强大的纹理渲染功能,实现对人体表面的高度真实的纹理还原。
1.4 虚拟现实技术虚拟现实技术是指利用计算机技术对现实世界进行模拟和再现的技术。
在基于Unity3D的虚拟维修人体建模中,虚拟现实技术可以实现对人体结构和运动的交互式模拟,使得用户能够通过虚拟环境实时观察和交互模拟。
虚拟现实技术的应用可以大大提高虚拟维修人体建模的交互性和真实感。
2.1 骨骼动画技术骨骼动画技术是指通过对人体骨架进行动画建模和运动模拟的技术。
人体三维运动实时跟踪与建模系统
人体三维运动实时跟踪与建模系统的报告,800字
近年来,在计算机视觉领域中,实时运动跟踪和三维技术将在多个应用领域中发挥重要作用。
本报告介绍了一种使用嵌入式系统和深度学习技术的人体三维运动实时跟踪与建模系统。
本系统的架构由三部分组成:传感器,深度学习算法和实时体系结构。
传感器是系统的关键部件,用于检测人体动作,以便抓取实时的图像数据作为训练集。
深度学习算法用于识别和跟踪人体的运动,并可以自动识别半程姿势,大小变化和三维转换。
利用深度学习技术,能够准确识别运动特征,并可以根据运动姿态进行适当的模型匹配和建模。
最后,本系统的实时体系结构使用高精度的运动跟踪技术以及硬件加速技术,以实现高速处理和高精度的人体运动跟踪数据。
此外,本报告还详细介绍了系统架构中采用的传感器,深度学习算法和实时体系结构,以及它们所支持的人体跟踪技术能力和精度。
其中,传感器和深度学习算法可以有效提取和识别人体运动方面的特征,从而准确地跟踪和分析实时的运动数据。
同时,实时体系结构的高速处理技术可以实时运行大量的人体运动数据,以实现高精度的实时跟踪。
最后,本报告还分析了本系统在人体三维实时跟踪和建模方面的局限性,以及可能存在的潜在风险和改进方案。
总而言之,本报告提供了一种通过嵌入式系统和深度学习技术构建的人体三维运动实时跟踪与建模系统的详细介绍。
它既能够提高运动跟踪的精度,又能够显著提升计算机视觉领域的实时运动跟踪和建模的效率。
AnyBody人体建模仿真系统中文介绍
AnyBody人体建模仿真系统AnyBody人体建模仿真系统是计算机辅助人类工效学和生物力学分析软件,其计算人体对于环境的生物力学响应,为人机工程学产品性能改进和生物医学工程研究提供了一个新颖的平台。
作为人体建模仿真分析的革命性软件,使人类工效学成为一门定量的学科。
AnyBody软件系统是商业化软件中唯一兼具人类工效学和生物力学的分析软件,其可以通过导入完整的人体肌肉骨骼模型,用于产品的人类工效学设计。
AnyBody软件系统是目前市场上唯一可以分析完整骨肌系统的软件,可以计算模型中各块骨骼、肌肉和关节的受力、变形、肌腱的弹性能、拮抗肌肉作用和其它对于工作中的人体有用的特性等。
功能介绍AnyBody人体建模仿真系统提供了人体--环境机械力学建模仿真分析的软件解决方案。
环境因素包括外载荷和边界条件,以及用户设定或施加的任何人体的姿势和动作--或者来自于用户的随意设定,或者是运动捕捉数据。
运行AnyBody软件系统可计算和仿真人体--环境系统的各种机械力学属性。
通过AnyBody软件系统的建模仿真,用户可获得人体单个肌肉力、关节力与力矩、骨代谢的力学环境、肌腱的弹性能、拮抗肌运动等多种结果。
AnyBody软件系统可以通过人体测量学数据调整人体模型以适应不同种族和个体。
或者,用户也可以在AnyBody软件系统中将其模型参数化以实现产品设计的平衡或得到给定条件下最优组合。
通过AnyBody人体建模仿真系统,用户可以实现:• 高效掌控前所未有的高细节度人体模型--包括1000多个肌肉元素;• 获得给定环境下的人体内部骨肌系统运动学特性;• 通过开放的AnyScript脚本语言定制人体模型;• 通过调整和优化参数化模型解决产品设计问题;• 从运动捕捉系统导入数据以驱动AMS模型;• 导出AMS模型数据,转化为有限元计算模型;•在普通个人电脑运行软件进行人体建模仿真研究。
数据导入/导出接口运动学数据导入接口--用户可通过C3D-to-AnyScript转化程序导入国际标准格式运动捕捉数据,建立运行学驱动器,用以驱动人体模型。
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三维人体动态计算机模拟及仿真系统(一)LifeMOD生物力学数字仿真软件1.简介LifeMOD 生物力学数字仿真软件是在 MSC.ADAMS 基础上,进行二次开发,用以研究人体生物力学特征的数字仿真软件,是当今最先进、最完整的人体仿真软件。
LifeMOD 生物力学数字仿真软件可用于建立任何生物系统的生物力学模型。
这种仿真技术可使研究人员建立各种各样的人体生物力学模型,模拟和仿真人体的运动,并深入地了解人体动作背后的力学特性以及动作技能控制规律。
鉴于LifeMOD 生物力学数字仿真软件的强大功能,它成功地应用于生物力学、工程学、康复医学等多个领域。
2.厂商美国BRG(Biomechanics Research Group)公司具有超过20年的与世界顶级研究机构和商业机构的成功合作历史,包括体育器材生产商、整形外科、人体损伤研究机构、高校和研究院所、政府机构、医疗器械生产商以及空间技术研究机构,在生物力学、工程学、康复医学等许多行业中有卓越的名誉。
3.型号LifeMOD 2008.0.04.功能LifeMOD 生物力学数字仿真软件的功能强大、先进而且普遍适用。
LifeMOD 生物力学数字仿真软件可用于建立任何生物系统的生物力学模型。
这种仿真技术可使研究人员建立各种各样的人体生物力学模型;这些模型既能够再现现实的人体运动,也能够按照研究者的意愿预测非现实的人体运动;通过人体动作的模拟和仿真,计算出人体在运动过程中的运动学和动力学数据,从而使研究者能够深入地了解人体动作背后的力学特性以及动作技能控制规律。
在体育领域,利用LifeMOD的个性化建模和强大的计算能力,不但可以将运动员的比赛和训练情况进行再现并分析运动学、动力学特征,而且能够根据运动员各自的生理特征来进行不同情况的仿真,进行优化分析,进而达到优化运动员技术的目的,从而指导和帮助运动训练。
5.软件特性LifeMOD 生物力学数字仿真软件是创建成熟、可信的人体模型的工具。
它具有以下特性:●快速生成人体模型。
能在不到一分钟的时间里完成人体模型的创建。
●完整的骨骼/皮肤/肌肉模型。
具有骨骼、皮肤、肌肉的人体模型与受试对象是成比例的。
●可根据研究需要,建立不同精度的人体模型。
(简单的是19环节18关节,复杂的根据研究的精度要求完善)●多个互相作用的模型共存。
同一环境下,能够有6个模型共存,模型能够与环境、器械以及彼此间相互作用完成动作。
●人-机交互。
人体模型可以与ADAMS的模型结合,进行人-机交互的研究。
●与所有动作捕捉系统有接口。
LifeMOD提供ASCII表格格式,能够与所有动作捕捉系统连接。
●主动和(或)受动的人体模型。
人体模型能够被设置成受动的(受到环境的作用)或者主动的(作用于环境)。
也能够把同一个人体模型设成受动和主动结合的模型。
(1).身体●多个互相作用的模型。
同一环境下,能够有6个模型共存,模型能够与环境、器械以及彼此间相互作用完成动作。
每个模型能够被设置为主动的或者受动的。
●6个人体形态学数据库数据库包括GeBOD数据库;PeopleSize 的英国人、美国人、日本人和中国人的数据库;US Army数据库。
环节的大小和质量等性质可以从数据库中提取。
●多种人体模型展现形式人体模型能够以骨骼、男性皮肤、女性皮肤、椭球体模型、碰撞假人模型、棍图等多种形式展现。
在仿真过程中各种形式可以相互转换。
●环节精度可以调节创建的基础人体模型是19环节的,有的多块骨骼结合成一个环节。
根据研究精度的要求,可以将一个多骨骼环节拆分成多个单骨骼环节。
●三种创建身体的方式根据身高、体重、性别简单的创建身体环节;根据测量的50个身体形态学参数创建身体环节;根据测量的22个关节的位置数据创建身体环节。
●完全成比例的骨骼所有的骨骼图形都是根据形态学数据库的数据成比例生成的。
形态学数据库中既包括成年男女,也包括儿童。
●身体文件的导入和导出●巨大的身体姿势数据库不仅有标准姿势数据库,而且用户能够向姿势数据库中添加保存更多的姿势。
●能够模拟任何生物体(2).关节●自动生成人体的关节自动生成20个三轴关节。
在每个关节自由度上能够个性化的修改关节的活动范围、力、摩擦、扭矩等。
●关节能够被个性化修改每个关节自由度上能够单独设置人体运动。
●具有力的特性的Hybrid III碰撞假人模型在受力仿真中,碰撞假人模型具有力的特性。
其运算法则中包括关节的摩擦、非线性刚度/阻尼和关节活动范围。
●有力的作用的关节与光滑表面接触的关节用接触力和韧带的稳定作用模拟。
●关节轴的处理为调整模型姿势,每个关节轴都能通过控制面板进行调整。
(3).力●每个关节轴都自动生成PD-servo controller。
根据反向动力学记录的关节运动情况,PD-servo controller使人体模型在每个关节自由度上在关节扭矩的驱动下按照反向动力学记录的关节运动情况运动。
●全身完整的肌肉/韧带模型关节能被韧带的力量稳定;也能被肌肉的力量驱动。
肌肉模型是由一系列的弹簧和阻尼器组成的。
●接触力工具用以模拟人体环节与环境的相互作用以及模型与模型间的相互作用。
(4).运动●可以由用户自主编写运动函数来设置模型的运动。
●任何动作捕捉设备可用于提供数据软件包含了与动作捕捉设备生成的标准ASCII格式的接口。
●完整的标志点自动就位●调试受试者与模型间的差异和其他误差(5).仿真●反向动力学仿真人体模型在运动引导点的引导下完成动作,这个过程中,记录下每块肌肉的收缩历史。
●正向动力学仿真根据反向动力学记录的肌肉/关节运动情况,在肌肉力量/关节扭矩的驱动下按照反向动力学记录的肌肉/关节运动情况再次执行运动。
从正向动力学仿真中,能够获得肌肉的作用、时序、大小、力等。
(6).结果●动画仿真的结果能够与数据结果的曲线同步的细致展现。
仿真结果的电影也能够单独生成。
●运动学能得出任何相对坐标系下的位移、速度、加速度等运动学数据。
人体模型和机械系统模型上的任何位置的运动轨迹也都能被记录下来。
●动力学人体模型的动力学数据包括关节扭矩、软组织张力、接触力等。
人体模型与环境等的相互作用力也能记录下来。
6.输出的数据结果LifeMOD 生物力学数字仿真软件输出模型的全身基础数据,包括运动学数据、关节数据、软组织数据、接触数据以及用户自定义的其他三维的运动学、动力学数据。
平动用沿3个人体基本方向以及合量数据描述:●沿人体矢状轴方向●沿人体额状轴方向●沿人体垂直轴方向●合量转动用绕3个人体基本方向以及合量数据描述●绕人体矢状轴方向●绕人体额状轴方向●绕人体垂直轴方向●合量基础的输出结果是:运动学数据1)CM position 环节质量中心的位置,包括:●沿人体矢状轴方向●沿人体额状轴方向●沿人体垂直轴方向●合量2)CM velocity 环节质量中心的速度,包括:●沿人体矢状轴方向●沿人体额状轴方向●沿人体垂直轴方向●合量3)CM acceleration 环节质量中心的加速度,包括:●沿人体矢状轴方向●沿人体额状轴方向●沿人体垂直轴方向●合量4)CM angular velocity 环节旋转的角速度,包括:●绕人体矢状轴方向●绕人体额状轴方向●绕人体垂直轴方向●合量5)CM angular acceleration 环节旋转的角加速度,包括:●绕人体矢状轴方向●绕人体额状轴方向●绕人体垂直轴方向●合量关节数据6)Angle 关节角度,包括:●人体矢状面上●人体额状面上●人体垂直面上7)Force 关节力,包括:●人体矢状面上●人体额状面上●人体垂直面上8)Torque 关节扭矩,包括:●人体矢状面上●人体额状面上●人体垂直面上软组织数据9)Contraction (各个肌肉的)形变10)Tension (各个肌肉的)肌张力接触数据11)接触力,包括●沿人体矢状轴方向●沿人体额状轴方向●沿人体垂直轴方向●合量12)接触力矩,包括●绕体矢状轴方向●绕人体额状轴方向●绕人体垂直轴方向●合量(7).应用现状在国际范围内,LifeMOD软件被学术界认可。
近年来,使用该软件进行的多项人体动态模拟和仿真研究成果,被撰写成数十篇学术论文,发表于国际知名的生物力学学术会议以及生物力学学术期刊,被认为是目前人体生物力学研究中最前沿的方法。
同时,通过与百余家世界顶级的商业机构和研究机构的合作,LifeMOD软件也获得了应用界的认可,在运动鞋、体育器材、假肢等新产品的研究开发中发挥着越来越重要的作用。
在国内,大连理工大学、湖南大学、青岛理工大学、河北体育学院等高校都已成为LifeMOD 生物力学数字仿真软件的用户,用以进行三维人体的动态数字仿真研究。
2005年,我公司使用LifeMOD 生物力学数字仿真软件,成功完成国家体育总局科研项目《自行车运动员和骑行技术的数字仿真模型建立》,获得国家体育总局自行车击剑运动管理中心的首肯;2006年,在此次科研的基础上,我公司继续使用LifeMOD 生物力学数字仿真软件承担国家科技攻关计划项目《女子自行车重点运动员场地技术动作的生物力学分析研究》,通过对真实的运动员的技术动作进行建模,不仅精确地重现运动员的技术动作,并且对设计改进的新技术动作进行仿真分析,为寻找最优骑行技术,专项力量训练提供基础。
这将是我国体育科研跨入新阶段的标志。
(8).展望数字仿真技术是一项成熟的技术,在工程部门广泛应用于产品设计和开发的各个方面,是分析复杂产品性能、强度、可靠性的一项关键技术,对仿真技术在体育领域的应用具有很强的借鉴作用。
在体育领域引入数字仿真,是目前体育科研领域最前沿的课题。
LifeMOD 生物力学数字仿真软件处于最尖端的数字仿真领域,开创了三维人体动态计算机模拟和仿真研究的新纪元。
应用该软件进行人体的动态模拟和仿真,根据研究对象的个体特征建立相应的个性化模型;模拟现有的动作技术,进行仿真分析;针对某一个运动员的具体情况,分析影响成绩的因素的大小,计算出适合个体的最佳动作技术,并动态呈现设计的最佳动作技术的图像;有效的预测运动中可能出现的运动损伤以及损伤产生的条件;更有针对性的提供肌肉力量的数据,从而更有效的辅助专项力量训练。
LifeMOD 生物力学数字仿真软件在体育领域的应用对体育科技水平的提高有着极其重要的意义。