基于雙手交互的虛擬裝配仿真技術(shù)研究.pdf

1、虛擬裝配作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一種典型應(yīng)用,其應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)引起了越來越廣泛的重視。傳統(tǒng)的虛擬裝配系統(tǒng)由于多數(shù)采用鼠標(biāo)和鍵盤作為交互設(shè)備,普遍存在交互的沉浸感和適應(yīng)性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。針對這個(gè)問題,本文以虛擬裝配中的人機(jī)交互方式為研究重點(diǎn),從行為學(xué)和認(rèn)知心里學(xué)的角度出發(fā),提出了基于雙手交互的虛擬裝配仿真系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)思想,以雙手交互來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼠標(biāo)交互,并且實(shí)現(xiàn)了一個(gè)光學(xué)頭盔的虛擬裝配仿真系統(tǒng)。在仿真系統(tǒng)中,用戶可以利用虛擬手抓取零件

2、,通過左右手的協(xié)作來完成裝配過程。
　　 首先,本文對手勢識別和手勢跟蹤技術(shù)進(jìn)行總結(jié),分析了多種手勢識別方法的適用范圍,詳細(xì)敘述了基于Hu矩特征的手勢識別方法,同時(shí)比較了多種跟蹤方法的優(yōu)缺點(diǎn),針對CamShift算法不能自動完成跟蹤的缺點(diǎn),提出了"將輪廓提取和運(yùn)動跟蹤相互印證"的解決方法,使得CamShift算法由半自動跟蹤變?yōu)槿詣痈櫋?br>　　 其次,設(shè)計(jì)了雙手交互的虛擬裝配系統(tǒng)的整體架構(gòu)和處理流程,提出了系統(tǒng)的兩個(gè)核

3、心數(shù)學(xué)模型:坐標(biāo)計(jì)算模型和膚色閾值高斯模型,并且詳細(xì)分析了手勢提取、手勢識別和碰撞檢測等階段的處理流程。在手勢識別階段,選定歐氏距離作為手勢之間的度量準(zhǔn)則;在碰撞檢測階段,以軸向包圍盒來建立系統(tǒng)的包圍盒樹,設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的碰撞檢測策略,同時(shí)對零件間的裝配關(guān)系進(jìn)行規(guī)劃描述。
　　 最后,分析了雙手交互的虛擬裝配系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的編碼實(shí)現(xiàn)過程,結(jié)合光學(xué)頭盔的具體裝配過程和裝配特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于雙手交互的虛擬裝配仿真系統(tǒng),驗(yàn)證了雙手交