基于低维输入信号运动控制方法的研究与实现

admin · 发表于 2022-9-26 19:54:21

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雅宝题库解析：
随着虚拟现实技术的发展，对虚拟角色进行实时、便捷的运动控制，在娱乐系统，虚拟现实系统，三维动画的制作，军事模拟，动力学研究等方面都有着广泛的应用。使用传统的运动捕获系统进行虚拟角色的运动控制，低效且成本昂贵。因此，使用少量传感器，低维输入信号进行运动控制有着广泛的应用前景。本文着重研究以少量传感器、低维输入信号进行运动控制的方法，以恢复虚拟角色的全身运动数据，增强用户体验。本文的主要研究内容，包括以下三个方面：(1) 传感器数据的处理、信号分割以及信号特征提取。由于Wiimote表现出的诸多优点，如交互方式自然、直接；不受环境光的影响；编程便捷；不受场地限制；获得的角速度和旋转角等关键数据便于描述运动过程等，本文选择使用Wiimote做为交互输入设备。在传感器信号处理方面，将首先对传感器数据进行滤波处理，之后对信号数据进行信号分割并对分割结果进行特征提取。在对传感器信号进行特征提取的过程中，将保留传感器信号的物理特征，从而改善运动识别的识准率。(2) 运动数据的分析处理与组织由于使用低维输入信号进行在线的运动控制存在二义性题目，所得运动控制结果运动逻辑不准确，因此本文引入可靠度的概念，以建立运动图辅助运动识别过程。该过程首先对运动数据进行聚类分析以获得运动图顶点。本文使用PFA算法根据各个关节点对运动数据整体的影响程度进行排序，以优化聚类过程。在运动图的组织方面，提出了三个准则以计算可靠度因子，从而对运动逻辑的可靠程度进行度量，以适应由传感器实时驱动虚拟角色运动的需要。(3)运动识别由于传感器信号数据是时序信号数据，本文选择使用隐马尔可夫模型作为运动识别的基础，并根据所构造的运动图，一定程度修正HMM的识别结果，以达到提高识准率的目的。基于以上三个研究重点，本文设计实现了一个基于少量传感器和低维输入信号的运动控制原型系统，并在此基础上进行了实验分析。实验结果表明，本文所设计实现的系统可以一定程度改善用户体验，让用户较为简单、便捷、准确地进行运动控制。

基于低维输入信号运动控制方法的研究与实现

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