【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物理虚拟人仿真监测，具体涉及一种面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法及系统。
技术介绍
1、伴随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实技术近年来己广泛应用于娱乐、医疗和军事等领域，而人体在虚拟环境中运动建模与仿真也逐步受到人们的重视。为模拟真实自然的人体运动过程，人体运动建模与仿真技术需要建立人体计算模型，计算给定约束条件下虚拟人的物理运动过程，并在虚拟环境中以三维图形方式进行呈现。该技术不仅能增强人类在虚拟环境中的沉浸感，还可用于物理任务的虚拟操作与实现。由于人体的复杂性与自主意志性，因此很难用一个统一的数学模型来描述人体的运动行为。因此，人体运动建模与仿真技术需要应用生物力学、机器人学和计算机图形学等领域的相关知识，是一项多学科交叉的具有挑战性的任务。
2、虚拟人的物理模型技术近十年来发展非常迅速，已成为计算机图形学三维造型与运动模拟的研究热点。考虑物体的物理属性如质量、弹性以及摩擦力，当物体与环境发生接触或受到外力作用时，综合利用运动学、动力学、机器人学、物理学和生物力学等前沿学科技术，基于物理的人体运动建模与仿真技术能逼真摸拟各种物理现象。尽管该技术比传统动画技术的计算复杂度要高得多，然而通过处理各种复杂动力学与运动学模型能生成逼真自然的人体运动，这是传统的人体运动建模与仿真技术所不能比拟的。
3、轻量级物理虚拟人是虚拟人的物理模型中的一种，随着物理模型技术发展，其运用越来越广泛。为了更好地评估轻量级物理虚拟人，需要对轻量级物理虚拟人进行运动姿态的监测，以及运动时与环境的交互反
4、现有技术在对轻量级物理虚拟人进行监测时，通过传入数据至轻量级物理虚拟人，以使轻量级物理虚拟人可进行相应的动作运动，并提供可视化视图功能，以呈现轻量级物理虚拟人骨骼。通过观测轻量级物理虚拟人在正视图的运动情况以分析轻量级物理虚拟人运动姿态的真实性。对轻量级物理虚拟人末端进行碰撞检测，通过断方块的长短分析碰撞的时间，以监测轻量级物理虚拟人运动时与环境的交互反馈和交互稳定性。
5、上述针对轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真的监测方法，在呈现方式上略有欠缺，难以对轻量级物理虚拟人的运动姿态以及运动时与环境的交互反馈和交互稳定性进行准确监测，从而限制轻量级物理虚拟人的应用。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法及系统，用于解决现有轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真的监测方法难以获取准确的监测结果，导致应用受限的技术问题，从而实现对轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真进行准确评估，扩大轻量级物理虚拟人应用场景的目的。
2、为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，包括以下步骤：
4、对轻量级物理虚拟人的四肢末端进行受力监测，并获取所述轻量级物理虚拟人的骨骼实时数据；
5、对所述轻量级物理虚拟人的骨骼进行优化渲染，并添加关节扭矩，通过建立三维坐标图，从不同视图对所述轻量级物理虚拟人的运动状态进行监测；
6、对所述轻量级物理虚拟人的四肢末端添加地形交互，并基于所述受力监测通过修改地形的运动参数，改变所述轻量级物理虚拟人与地形产生交互的受力大小；
7、为所述轻量级物理虚拟人设计动态倒摆模型，并根据所述动态倒摆模型判断所述轻量级物理虚拟人是否处于平衡状态；
8、在布局中设计用于实现便携式的窗口托转和窗口隐藏的交互，并基于所述交互对所述轻量级物理虚拟人的运动姿态进行可视化监测。
9、作为本专利技术优选的实施方式，在对轻量级物理虚拟人的四肢末端进行受力监测时，包括：
10、通过ultidraw绘制所述轻量级物理虚拟人的四肢末端节点，获取所述四肢末端节点与外界环境接触的时间；
11、其中，在获取与外界环境接触的时间时，包括：
12、使用归一函数utility.normalise绘制碰撞检测框，再通过ultidraw.drawguiline绘制各个所述四肢末端节点的碰撞线条，并根据所述碰撞线条的长短判断所述四肢末端节点与外界环境接触的时间；
13、在获取所述轻量级物理虚拟人的骨骼实时数据时，包括：
14、设定三个参数，并分别使用所述三个参数实时获取所述轻量级物理虚拟人在当前位置下的三维坐标x、y、z；
15、根据实时获取到的三维坐标x、y、z更新坐标ui，以实时观测所述轻量级物理虚拟人运动数据的骨骼节点坐标变化。
16、作为本专利技术优选的实施方式，在对所述轻量级物理虚拟人的骨骼进行优化渲染时，包括：
17、通过获取所述轻量级物理虚拟人的骨骼节点父级关系，并根据所述骨骼节点父级关系通过unity自带的bone动态骨组件，附加在所述轻量级物理虚拟人上；
18、设置当前所需的骨骼架构，遍历bone数组中的骨骼，使用unity的gui方法将所述轻量级物理虚拟人的骨骼进行映射，完成所述轻量级物理虚拟人的骨骼优化渲染；
19、在所述轻量级物理虚拟人的各个骨骼关节点添加交互，并在所述各个骨骼关节点添加摄像机渲染层级，以使所述各个骨骼关节点避免出现在主场景摄像机中，而是以高亮骨骼关键点呈现至三维坐标图中；
20、其中，在将所述轻量级物理虚拟人的骨骼进行映射时，使用ultidraw组件中的drawtranslategizmo方法遍历所述轻量级物理虚拟人的所有骨骼关节点进行显示向量坐标；
21、在进行显示向量坐标时，包括：
22、根据上一个遍历到的骨骼关节点中的三维坐标图得到的三个方向数据，判断此时点击的骨骼关节点，并呈现出对应的骨骼关节点的参数，实时获取到骨骼关节点的向量坐标。
23、作为本专利技术优选的实施方式，在对所述轻量级物理虚拟人的运动状态进行监测时，包括：
24、以所述轻量级物理虚拟人为中心创建三维坐标图；
25、在所述三维坐标图中布置第一摄像机、第二摄像机以及第三摄像机；
26、通过所述第一摄像机记录所述轻量级物理虚拟人的正视图，并基于记录的正视图构建所述第一摄像机的渲染画面；
27、通过所述第二摄像机记录所述轻量级物理虚拟人的侧视图，并基于记录的侧视图构建所述第二摄像机的渲染画面；
28、通过所述第三摄像机记录所述轻量级物理虚拟人的顶视图，并基于记录的顶视图构建所述第三摄像机的渲染画面；
29、储存所述第一摄像机、所述第二摄像机以及所述第三摄像机的点位，并通过点击相应视图ui，传递相应的摄像机的点位至阻尼函数smoothdamp中，实现所述第一摄像机、所述第二摄像机以及所述第三摄像机的视角切换。
30、作为本专利技术优选的实施方式，在以所述轻量级物理虚拟人为中心创建三维坐标图时，包括：
31、通过调节所述第一摄像机、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在对轻量级物理虚拟人的四肢末端进行受力监测时，包括：
3.根据权利要求1所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在对所述轻量级物理虚拟人的骨骼进行优化渲染时，包括：
4.根据权利要求1所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在对所述轻量级物理虚拟人的运动状态进行监测时，包括：
5.根据权利要求4所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在以所述轻量级物理虚拟人为中心创建三维坐标图时，包括：
6.根据权利要求1所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在添加地形交互以及修改地形的运动参数时，包括：
7.根据权利要求1所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在根据所述动态倒摆模型判断所述轻量级物理虚拟人是否处于
8.根据权利要求1所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在设计用于实现便携式的窗口托转和窗口隐藏的交互时，包括：
9.根据权利要求8所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在通过点击其中的UI判断功能的显示和隐藏时，包括：
10.一种面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在对轻量级物理虚拟人的四肢末端进行受力监测时，包括：
3.根据权利要求1所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在对所述轻量级物理虚拟人的骨骼进行优化渲染时，包括：
4.根据权利要求1所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在对所述轻量级物理虚拟人的运动状态进行监测时，包括：
5.根据权利要求4所述的面向轻量级物理虚拟人的运动姿态仿真可视化监测方法，其特征在于，在以所述轻量级物理虚拟人为中心创建三维坐标图时，包括：
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