OpenGL虚拟人三维模型控制平台实现+文献综述(3)
神经疾病相关的问题。他们以数据手套为工具，将手的运动实时地在计算机上用图
形表示出来；他们还成功地将VR技术应用于受虐待儿童的心理康复之中，并首创
了VR儿科治疗法。
由于我国的VR技术起步慢，所以相对落后是很正常的，但是我国政府有关部
门和科学家们高度重视。根据我国现阶段的国情，制定了多开展VR技术的研究，
例如，九五规划、国家自然科学基金会、国家高技术研究发展计划等都把VR列入
了研究项目。 在紧跟国际新技术的同时，国内一些重点院校，已积极投入到了这一
领域的研究工作。其中包括：
北京航空航天大学计算机系是国内最早进行 VR研究、最有权威的单位之一，
他们进行了很多基础方面的研究。
浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫
游系该系统采用了层面迭加的绘制技术和预消隐技术，实现了立体视觉，同时还提
供了方便的交互工具，使整个系抗的实时性和画面的真实感都达到了较高的水平。
哈尔滨工业大学计算机系已轻成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的
合成，表情的合成和唇动的合成等技术问题，并正在研究人说话时头势和手势动作，
话音和语调的向步等。
清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究，例如球
面屏幕显示和图像随动、克服立体图闪烁的措施和深度感实验等方面都具有不少独
特的方法。他们还针对室内环境水平特征丰富的特点，提出借助图像变换，使立体
视觉图像中对应水平特征呈现形状一致性，以利于实现特征匹配，并获取物体三堆
结构的新颖算法。
另外，北方工业大学，西北工业大学CAD/CAM研究中心、上海交通大学图像处
理模式识别研究所，长沙国防科技大学计算机研究所、华东船舶工业学院计算机系、
安徽大学电子工程与住处科学系等单位也进行了一些研究工作和尝试。
1.2. 研究主要内容
虚拟人三文模型控制平台主要实现的目标是对虚拟人的显示、控制，具体实现
骨骼与蒙皮信息的载入、对骨骼父子关系的处理、本地坐标与世界坐标的变换、骨
骼与蒙皮的映射、蒙皮的显示、对骨骼进行旋转、拉伸、位移操作等等。
因此整个系统分为两个部分：显示部分、控制部分。
显示部分负责根据模型的蒙皮顶点信息与材质信息描绘模型并将它显示在窗口
的三文空间中。这部分由 OpenGL负责，使用多边形建立模型的实体，并根据二文
贴图来对模型进行渲染，同时对世界坐标进行旋转、缩放、平移等操作，实现对模
型的自由观察。
控制部分，使用Numpy为基础函数库，将每个骨骼都看作一个旋转、缩放、
偏移矩阵（下文将统一为变换矩阵），根据骨骼的父子关系，计算在骨骼坐标系内
骨骼的相对位置，随后将相应的关联顶点映射到骨骼坐标系，在骨骼坐标系经变换
矩阵变换后，计算相应顶点的变换权重，再由逆矩阵映射回顶点坐标系。
2. 虚拟人模型的建立
由于研究的主要是虚拟运动控制，所以把人体简化为相关骨骼运动模型。仔细分
析骨骼的运动和拓扑结构，建立以骨骼为层次的一个运动仿真系统。由于主要研究的是
运动中人体的肢体状况，因此，不需要一个高精的人体模型，只需要一个一体的人体模
型，表面使用简单的材质位图贴图即可，这样就简化了骨骼之间的关系，大大降低了建