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虚拟现实是一种模拟真实世界并获取相关数据的技术,其中虚拟骨架结构的描述与姿态和运动的说明是虚拟人控制中一个尤其重要的方面。传统的解决手段例如DH方法或基于欧拉角的方法等,它们或是具有理论上的缺陷,或是解决的问题比较单一。因此本文提出了一种描述虚拟人体的姿态与运动的坐标系——仿生关节链球坐标系。 文中通过对新坐标系原理的分析,建立了基础状态下的虚拟人骨架结构,然后在高维仿生信息学理论的指导之下给出了姿态合成和运动生成实验。通过与前人方法比对和实验结果的观察,可以得出本文方法的创新之处主要体现在以下三点: 1、依据人体运动的客观规律,提出依附于链状结构下的局部球面坐标系,可以逼真的反映人体的结构与关节状态; 2、结合高维仿生信息学理论,可以合成静态姿态与动态序列,产生多样化的、富有创造性的人体姿态; 3、在空间内具有独立性,其坐标值不受坐标系原点及坐标系整体空间位置改变的影响,可用于表示刚体的本质特性。 另外,作为高维仿生信息学的一个应用方向,本文还对三角形坐标系在使用中产生的问题提出了解决方法,对其应用面进行了扩展,主要内容包含以下两方面: 1、利用二次映射方法解决三角形拓扑变形中插值点难以确定的问题,使得在不规则变换中可以利用传统的插值算法; 2、扩展了三角形变形在三维发型模拟和复合参数下的三维人头生成中的应用。