人类社会的实践活动归根到底离不开人的参与,研究人类复杂的行为特性对于人类社会的发展具有重要的现实意义。随着现代计算机科学的迅猛发展,利用虚拟人(Avatar或Virtual Human)来仿真人类复杂的行为特性成为当前研究的热点。虚拟人运动合成技术作为人体运动仿真当中一项重要的研究内容,涉及计算机图形学、人体运动学等学科,具有多维数、多层次、多学科和多目标的特点。本文的研究目标是提出一种基于骨骼的三维虚拟人运动合成技术方案,实现虚拟人的运动建模,合成真实自然的多样化虚拟人运动序列。首先,在分析人体层次化结构的基础上,将获得的人体模型数据,依据人体解剖学原理进行简化处理,建立了虚拟人骨骼模型,该模型完全符合H-Anim标准。然后,对选取的关键帧进行简单分类处理,用向量和旋转四元数来表示关键帧。在关键帧插值计算过程中,人体空间位置的变化,采用一般的线性插值算法,而运动姿态的变化过程较为复杂,选用四元数球面线性插值算法。插值过程中相邻的关键帧数据出现异常,就会导致插值结果不准确。为了弥补关键帧插值的不足,采用运动约束重建的方法,对虚拟人运动姿态进行调整,合成真实自然的运动序列。其次,由于虚拟人的运动状态会实时发生变化,为了满足这种实时变化的要求,提高运动数据的重用性,我们对两种不同风格的运动序列进行合成,产生新的运动状态。将输入的两个运动序列进行时间和空间变形,使两个运动序列之间的关键帧产生一一对应关系,来合成真实自然的多样化运动序列。