基于正交图像的个性三维虚拟人建模文献综述

 2022-10-29 20:56:39

文献综述（或调研报告）：

在国外研究虚拟人的众多研究团体中，比较著名的有美国宾夕法尼亚大学计算机信息科学系人体建模与仿真中心，主要从事于参数化的关键帧技术在基于关节虚拟人的模型中的应用[1]、逆运动学的应用、人体的平衡研究、脊骨的建模[2]、行走模型的建立、运动捕捉的研究、人运动时的冲突检测以及智能运动规划问题的研究等，他们研制出是较完备的虚拟人[3][4]，不仅可以感知环境、进行活动，而且可以实现复杂的运动规律，如意外救护等。

瑞士联邦理工学院计算机图形学研究室研究的虚拟人能在虚拟环境中自由运动，与环境交互并且在感知环境、记忆和推理的基础上做出决定[5]。其中较有名的是网球虚拟人，这个系统的虚拟人可以根据参与者的打球的方向和力度做出反馈，而虚拟裁判可以根据其行为进行判定。

美国斯坦福大学交互虚拟人实验室(Vritual human Interaction Lab)主要从事沉浸式VR系统的人机实时交互控制的研究。他们创建的虚拟人可以根据人的动作实时地做出反映，例如可以识别真人的脸部表情或说话时嘴唇的动作，然后实时地在虚拟人脸上再现出来。他们还创建了一套虚拟罪犯指认系统，可以根据证人的需要实时地更改虚拟犯罪嫌疑认的高度、胖瘦、发型和衣服以及现场的背景，以便证人能够辨认出真正的罪犯[6]。

日内瓦大学的MIRLab实验室主要虚拟入建模的研究[2][7]。该实验室主要根据真人的照片或3D扫描仪获得的真实数据来建立和真人相似的虚拟化身(Avator)的模型[7]，他们创建的虚拟人有很强的真实感，同时他们还从事虚拟人的肌肉变形和动作跟踪的研究。

国内有关虚拟人建模技术的研究虽然起步较晚，但是发展很快，取得了一些成果。其中中国科学院的王兆其教授主要研究三维虚拟人的智能手语识别和显示技术，以及虚拟人运动控制技术[7][8][9][10][11]，高文在虚拟人角色面部合成的研究上取得了一定的成果：浙江大学潘云鹤院士领导的研究小组主要从事基于视觉的角色运动[12]，庄越挺教授提出了一种基于紧身衣和相机定标的新的人体运动控制技术[13]。北京航空航天大学袁修干教授等人主要研究内容集中在航空航天领域中人机系统仿真中的三维角色形体建模方面[14]。：哈尔滨工业大学的贺怀清和洪炳熔等人研究虚拟人的实时控制[15]，实现了虚拟人的步行和跑步方式运动控制；在虚拟人网格模型自由变形方法的研究方面[16][17]，浙江大学、北京航空大学和西北工业大学都取得了一定的成果。

参考文献:

  1. Badler N I, Allbeek J, Liwei Zhao，et a1．Representing and parameterizing agent behaviors[C]．In：Proceedings of Computer Animation 2002．Geneva：2002．133-143
  2. Magnenat-Thalmann N，Seo H，Cordier F Automatic Modeling of Animatable Virtual Humans-A Survey[C]．In：Proceedings of the Fourth International Conference on 3bull;D Digital Imaging and Modeling．2003．
  3. N I Badler, C B Phillips，B L Webber Simulation humans：computer graphics animation and control[M]．New York：Oxford University Press，1993．
  4. Hartmann B，Mancini M，Pelachaud C. Formational parameters and adaptive prototype instantiation for MPEG-4 compliant gesture synthesis[C]．In：Proceedings of Computer Animation 2002．Geneva：2002, 111. 119
  5. Fabio Remondino，Andreas Roditakis．3D reconstruction of human skeleton single image or monocular video sequence[C]．In：25th Pattern Recognition Symposium．Magdeburg，Germany：2003．100-107
  6. Jeremy N Bailenson,Andrew C Beall，Jack Loomis，et a1．Transformed social interaction：decoupling representation from behavior and form in collaborative virtual environments[J]．Presence：Teleoperators and Virtual Environments,2004，13(4)：428-441
  7. W S Lee。Magnenat-Thalmann N．Fast head modeling for animation[J]．Image and Vision Computing，1 998，1 8(4)：254—267
  8. 李艳，王兆其，毛天露．三维虚拟人皮肤变形技术分类及方法研究[J]．计算机研究与发展，2005，42(5)：888—896
  9. 王兆其，高文．基于虚拟人合成技术的中国手语合成方法[J]．软件学报，2002，13(12)：2051-2055
  10. 王兆其．虚拟人合成研究综述[J]．中国科学院研究生院学报，2000，1 7(2)：89-98
  11. 朱登明，王兆其．基于运动序列分割的运动捕获数据关键帧提取[J]．计算机辅助设计与图形学学报，2008，20(6)：787bull;792
  12. 罗忠祥，庄越挺，潘云鹤．基于双摄像机的视频特征跟踪算法研究[J]．计算机辅助设计与图形学学报,2002,1 4(7)：646—650
  13. 庄越挺，刘小明，潘云鹤．一种基于视频的人体动画骨架提取技术[J]．计算机研究与发展，2000,37(4)：498—506
  14. 王黎静．飞机驾驶舱概念设计阶段工效评价用人体几何建模[J]．航天医学与医学工程，2001，14(6)：439-443
  15. 贺怀清．虚拟人的建模及运动控制算法的研究[D]．[博士学位论文]．哈尔滨：哈尔滨工业大学计算机应用技术，2001
  16. 徐东升,宁涛,张志波．人体局部曲面建模与自由变形方法闭．计算机研究与发展,2006，34(1 1)：99—102
  17. 柴啸．基于自由变形技术的设计方法的研究[D]：[硕士学位论文]．西安：西北工业大学航空宇航制造工程，1999

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