基于計(jì)算機(jī)視覺的虛擬手交互技術(shù)研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，新型人機(jī)交互形式也應(yīng)運(yùn)而生，傳統(tǒng)的二維交互正逐漸向三維交互方向發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)中的人機(jī)交互與以往有著不同的特點(diǎn)，這種新型交互形式要能體現(xiàn)和諧自然和“以人為中心”的特征。其中，對人手的運(yùn)動跟蹤和識別在當(dāng)今人機(jī)交互技術(shù)中起著重要的作用，研究它的主要目的就是為了實(shí)現(xiàn)既自然又直觀的交互方式。 針對VCC實(shí)驗(yàn)室MOVE(多面沉浸式虛擬環(huán)境)系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文將手部跟蹤和識別引入到人機(jī)接口中，這更有利于系統(tǒng)今后的發(fā)展，使

2、其具有更廣闊的應(yīng)用前景。本文的主要研究工作包括： 第一，雙目視覺技術(shù)在人機(jī)交互中的應(yīng)用：針對目前常用的手部跟蹤設(shè)備——數(shù)據(jù)手套存在的缺陷，如價(jià)格昂貴、不靈活等缺點(diǎn)，本文利用攝像機(jī)拍攝的方法獲取手的運(yùn)動，避免了使用數(shù)據(jù)手套帶來的不便，降低了對硬件的要求。雙目視覺技術(shù)更易獲得立體空間位置信息，因此本文基于雙目視覺技術(shù)，著眼于對靜態(tài)手形的識別，通過在手部設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)，簡化了識別過程，保證了識別的實(shí)時(shí)性。 第二，手形仿真算法的研究

3、與實(shí)現(xiàn)：由于人手是一個(gè)高自由度結(jié)構(gòu)，而手形更是具有多樣性和空間差異性等特點(diǎn)，這些必然增大了對人手運(yùn)動仿真的復(fù)雜性。本文在分析手的運(yùn)動學(xué)模型以及總結(jié)手運(yùn)動約束關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)的簡化計(jì)算模型，利用關(guān)節(jié)運(yùn)動仿真算法推算出手指的運(yùn)動位置，從而在虛擬環(huán)境中再現(xiàn)手的姿態(tài)，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了它的有效性。 第三，基于骨骼動畫的手形仿真：為了讓參與者體驗(yàn)更為真實(shí)的視覺效果，本文引入骨骼動畫的原理，用更逼真的手模型映射到骨骼上，