随着生命科学、力学和计算机技术的飞速发展，一门以研究人体力学行为特征为主的学科一运动生物力学诞生了，运动生物力学高层次的研究内容是人体运动仿真，它具有很高的理论和实际应用价值，其研究成果广泛应用于医疗，机器人，工业设计，动画游戏娱乐，航天以及体育领域。
虚拟人是指把物理学、生物学和人体形态学等信息参数,进行计算机处理而形成可实现的数字化虚拟人体,具有代替真实人体进行实验研究的作用。它将从各个角度形成人体数字模型,即将人的动态生物学和运动物理过程用数学方法进行精确描述,并建立相对应的、相同效果意义上的数学模型。
虚拟人与逆运动学相结合，通过人体关键关节的参数计算达到模拟人体运动的目的。这种结合，能较逼真的模仿出人体在现实生活中的运动，给人以视觉上的真实性，在3D游戏、动画以及影片中的运用相当广泛，令人有身临其境之感。
仿真（simulation）技术，或称为模拟技术，就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。从狭义上讲，是指20世纪40年代伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一类试验研究的新技术；从广义上来说，仿真则是在人类认识自然界客观规律的历程中一直被有效地使用着。由于计算机技术的发展，仿真技术逐步自成体系，成为继数学推理、科学实验之后人类认识自然界客观规律的第三类基本方法，而且正在发展成为人类认识、改造和创造客观世界的一项通用性、战略性技术。同时，人们对仿真技术的期望也越来越高，过去，人们只用仿真技术来模拟某个物理现象、设备或简单系统；今天，人们要求能用仿真技术来描述复杂系统，甚至由众多不同系统组成的系统体系。这就要求仿真技术需要进一步发展，并吸纳、融合其他相关技术。
虚拟现实（Virtual Reality）技术，简称VR，是20世纪80年代新崛起的一种综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境——虚拟环境，可以逼真地模拟现实世界（甚至是不存在的）的事物和环境，人投入到这种环境中，立即有“亲临其境”的感觉，并可亲自操作，自然地与虚拟环境进行交互。VR技术主要有三方面的含义：第一，是借助于计算机生成的环境是虚幻的；第二，人对这种环境的感觉(视、听、触、嗅等)是逼真的；第三，人可以通过自然的方法（手动、眼动、口说、其他肢体动作等）与这个环境进行交互，虚拟环境还能够实时地作出相应的反应。
虚拟仿真技术，则是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征，并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。实体可以是模拟器，也可以是其他的虚拟仿真系统，也可用一些简单的数学模型表示。实体在虚拟环境中相互作用，或与虚拟环境作用，以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征，充分满足了现代仿真技术的发展需求。
因为虚拟仿真技术具有真实、直观的特性，使其受到了非常多行业的青睐。特别是展览行业、规划行业、军事领域，航天领域等，虚拟仿真得到了很好的应用。与此同时，大屏投影也在这些行业得到广泛应用，如今已然成为了一种流行趋势。而如果能将这两者结合起来，这将是许多行业都梦寐以求的事情。边缘融合的出现，则很好的解决了这一问题。
边缘融合机的推出让虚拟仿真显示平台变得更为完善，通过边缘融合机对投影机画面的重合、调整、拼接、组合，最终可以实现M×N的多投影机拼接过程，为整套投影“虚拟仿真”平台提供高分辨率、高清晰度、高亮度、高对比度的完整大画面图像。
未来，虚拟仿真、大屏投影在3D电影、展览行业、教育医疗行业、军事领域的应用将愈加广泛，而边缘融合这一无缝拼接技术，将为二者的融合保驾护航，使其发展更加迅速。
在国外，研究虚拟人运动控制有众多团体,其中由蒙特利尔大学Magncnat-Thalmann和Thalmann所带领的研究团队是研究团体中比较著名的一支。1998年，这支团队分成了两个分支,一支是日内瓦的由Magnenat-Thalmanll带领的MIRALab,而另外一支是在洛桑的由Thalmalm带领的LIG实验室。MIRALab研究的主要内容是手部的变形，人脸的表情动画以及虚拟人的附属物品，比如说服装，头发；二LIG实验室则是主要研究人体建模和形变，虚拟人的行走和跑步，手部抓取动作，以及运动控制系统，人体动画工具的开发，人体平和控制的研究，运动捕获，基于网络的虚拟人的研究，碰撞检测技术的研究等等。另一个比较具有知名度的研究团体就是美国宾夕法尼亚大学的人体建模和仿真中心。它是由Badler领导的，他们主要的研究内容是逆运动的应用，参数化的关键帧技术在基于关节虚拟人模型中的建立，人体的平衡研究，运动捕获的研究，人的冲突检测和纠正，运动规划问题的研究，行走模型的研究，脊椎骨的建模等。此外,Bruderlin和calvert一心致力于虚拟人的动态行走模型的研究;Kunii和Sun致力于研究虚拟人的动力学方面;Calvert等人在虚拟人的舞蹈方面也小有成就;Terzopoulos和waters致力于研究基于物理的人的面部表情的动画,Essa和Pentland则从基于视觉的角度来研究虚拟人的面部表情的动画;Animationlab由Hodgins为领导主要研究动态仿真技术方面,并成功的实现了一些体育运动的仿真，例如跳马、自行车赛、跳马等。
国内在研究虚拟人的建模与运动控制方面,中国科学院，华中科技大学、北京航空航天大学、浙江大学以及哈尔滨工业大学等高校都做了大量的理论研究及实践工作。其中,在人体建模方面,中国科学院计算机技术研究所CAD开放实验室的詹永照等人,提出了以多面体组合建立大致粗略的人体,用多面体细分割来逼近真实人体曲面的方法,在建模中并且考虑了人体的动态特性,给人体动画模型的建立创造了条件;在人机交互方面,华中科技大学陈立平等人主要研究基于人机功效学的人体建模和运动仿真;北京航空航天大学的袁修干等人主要在人机系统仿真中的三维人体建模的方面进行了研究。浙江大学庄越挺等人致力于人体动画方面,提出了一种基于紧身衣和相机定标的新的人体动画技术。在虚拟人的实时运动控制方面,哈尔滨工业大学的贺怀清等人从事于研究虚拟人的实时运动控制,并且实现了虚拟人的步行和跑步运动;中国科学院的王兆其等人致力于人体行为交互方面的研究,并运用虚拟人合成技术实现了人体行为交互的主要工作,并且把其研究成果应用于聋人手语交互等方面;在虚拟人的面部行为方面,中国科学院的高文等致力于研究与意识行为有关的虚拟人面部图像合成技术。
由于人体结构的复杂性、人体运动的多样性、人体自身的生物局限性以及测量仪器的局限性等,研究人体运动是一项非常复杂的工作。建模是研究人体运动的核心，目前的建模方法包括：多刚体动力学，有限元分析，振动力学，肌肉一骨骼建模，运动学建模以及实验等方法。其中，在实际研究中多刚体动力学是一种重要的建模方法，本文也是采用多刚体动力学方法进行了人体建模的研究，与之前的多刚体人体模型相比较，所建立的17刚体人体模型的优势在于：该模型充分考虑了人体颈部和下躯干的柔性效应；基于第一类拉格朗日方程推导了动力学方程。
人体主要动力学特征 J：(1)人体能划分为有限个分体的质点系；(2)人体的各相邻分体之间存在肌肉的作用力，此作用力对关节中心的力矩能改变此相邻两分体之间的运动状态。多体动力学方法是基于两个主要的人体动态特性，根据人体解剖学原理是把一个独立的刚体，各个刚体具有质量，质心和转动惯量和其他物理特性，相邻刚体通过关节链（联合）连接到连接点放置一个弹簧来模拟阻尼器的软组织（肌肉，韧带等），相邻的一些刚性约束，相对运动的作用，使机体被简化把有限度的自由，多刚体系统。在由外部和内部力量，例如地面摩擦，地面支撑设备，或在关节部位重力的力量，结合运动在肌肉两端，，根据仿真的实际目的，一般只需考虑部分的作用力，多刚体动力学方法的关键是要计算一组约束力(或力矩)，使物体的运动符合所给定的约束。采用多刚体动力学方法建立的人体模型主要有Hanavan 的15刚体人体模型，R．L．Huston 17刚体人体模型。
1.参数化关键帧技术
关键帧技术是进行虚拟人运动控制的最早方法,关键帧的概念来源于传统的卡通片制作。在早期Walt Disney的制作室中，熟练的动画师负责设计卡通片中的关键画面，即所谓的关键帧，然后由助理动画师设计中间帧。在三维计算机动画中，中间帧的生成由计算机来完成，插值代替了设计中间帧的动画师。所有影响画面图像的参数都可成为关键帧的参数，如位置、旋转角、纹理的参数等。关键帧技术是计算机动画中最基本并且运用最广泛的方法。另外一种动画设计方法是样条驱动动画，在这种方法中，用户采用交互方式指定物体运动的轨迹样条。几乎所有的动画软件都提供这两种基本的动画设计方法。
从原理上讲，关键帧插值问题可归结为参数插值问
