[发明专利]数字化人类上肢模型的基于约束的优化的方法和系统

权利要求书

1.一种用于对虚拟人体模特的上肢进行建模的计算机实现的上肢建模系统，所述系统包括：

处理器；以及

存储器，其上存储有计算机代码指令，所述存储器能够操作地耦合到所述处理器以使得所述计算机代码指令使所述处理器实现：

数据转换引擎，其被配置为基于一个或多个数据集合来产生转换数据，每个数据集合表示运动链的元素之间的从属关系，所述数据转换引擎还被配置为将肩胛骨-胸部滑动面运动约束应用于所述一个或多个数据集合；

所述运动链的模型，其被配置为基于所述转换数据来生成两个或更多个约束，所述两个或更多个约束包括(i)锁骨节律以及(ii)锁骨和肱骨的够及范围锥体二者；

姿势引擎，其被配置为基于所述两个或更多个约束来确定从第一位置到第二位置的手部效应器的轨迹；以及

渲染引擎，所述渲染引擎被配置为渲染与所述手部效应器的第二位置相对应的姿势的显示数据，并且将所述显示数据提供给显示设备。

2.如权利要求1所述的计算机实现的上肢建模系统，其中，所述运动链的元素包括锁骨、肩胛骨、肱骨、前臂以及手部中的一个或多个。

3.如权利要求1所述的计算机实现的上肢建模系统，其中，所述从属关系涉及与所述运动链的所述元素中的至少一个元素相关联的一个或多个自由度。

4.如权利要求1所述的计算机实现的上肢建模系统，其中，所述一个或多个数据集合包括实验数据。

5.如权利要求1所述的计算机实现的上肢建模系统，其中，所述运动链的模型包括锁骨-肩胛骨-肱骨CSH模型和锁骨-肱骨CH模型两者中的至少一者。

6.如权利要求5所述的计算机实现的上肢建模系统，其中，所述CSH模型的肱骨关节连接到所述CH模型的肱骨关节，并且所述CSH模型的肘关节连接到所述CH模型的肘关节。

7.如权利要求5所述的计算机实现的上肢建模系统，其中，所述转换数据被提供给所述CSH模型作为用于表征所述CH模型的行为的输入。

8.如权利要求1所述的计算机实现的上肢建模系统，其中，所述姿势引擎包括非线性求解器，所述非线性求解器被配置为执行以下中的一项或多项：(i)验证每个约束被履行，以及(ii)确定表明解空间中的搜索方向的约束梯度。

9.一种确定虚拟人体模特上肢的末端效应器轨迹的方法，包括：

利用数据转换引擎，基于一个或多个数据集合来产生转换数据，每个数据集合表示运动链的元素之间的从属关系；

利用所述数据转换引擎，将肩胛骨-胸部滑动面运动约束应用于所述一个或多个数据集合；

利用运动链的模型，基于所述转换数据来生成两个或更多个约束，所述两个或更多个约束包括(i)锁骨节律以及(ii)锁骨和肱骨的够及范围锥体二者；

利用姿势引擎，确定从第一位置到第二位置的所述末端效应器轨迹，所述末端效应器轨迹是基于所述两个或更多个约束来确定的；以及

使用渲染引擎，渲染与所述末端效应器的第二位置相对应的姿势的显示数据，并且将所述显示数据提供给显示设备。

10.如权利要求9所述的方法，还包括从实验数据获取所述数据集合。

11.如权利要求9所述的方法，其中，所述生成还包括执行锁骨-肩胛骨-肱骨CSH模型和锁骨-肱骨CH模型两者中的至少一者。

12.如权利要求11所述的方法，还包括将所述CSH模型的肱骨关节连接到所述CH模型的肱骨关节，并且将所述CSH模型的肘关节连接到所述CH模型的肘关节。

13.如权利要求11所述的方法，还包括将所述转换数据提供给所述CSH模型作为用于表征所述CH模型的行为的输入。