虛擬雕刻系統(tǒng)的交互方式關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著科技的不斷進步，虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸發(fā)展起來，并在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立虛擬人體模型，幫助學(xué)生更好地了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)；在軍事訓(xùn)練領(lǐng)域，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建虛擬戰(zhàn)場，便于軍隊模擬演練，提高實戰(zhàn)作戰(zhàn)能力；在休閑娛樂方面，虛擬現(xiàn)實游戲的開發(fā)可以設(shè)置虛擬現(xiàn)實情景，給人們帶來更加真實的游戲體驗。虛擬雕刻系統(tǒng)則是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)領(lǐng)域的一個應(yīng)用。傳統(tǒng)的虛擬雕刻系統(tǒng)采用的是鼠標(biāo)鍵盤與計算機的交互方式

2、。但是，這樣的交互方式不能給人帶來更好的設(shè)計體驗。為了更好地解決這個問題，本文將手勢作為一種新的交互媒介代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤，把基于視覺的手勢識別作為虛擬雕刻系統(tǒng)的新的交互方式。這不僅給設(shè)計者帶來更好的交互體驗，更能激發(fā)設(shè)計者的設(shè)計靈感。本文的主要研究內(nèi)容包括以下三個方面：
　?。?）提出了針對虛擬雕刻系統(tǒng)的手勢分割方法。不考慮虛擬雕刻系統(tǒng)，僅僅就手勢分割技術(shù)而言，本文通過分析CodeBook背景模型和膚色建模的優(yōu)缺點，提出了融合

3、CodeBook背景模型和膚色模型的手勢分割方法，該方法能夠有效地將手勢區(qū)域從復(fù)雜的背景中分割出來；針對虛擬雕刻系統(tǒng)而言，分割的速度是一個必須要考慮的因素，本文在融合CodeBook背景模型和膚色模型的手勢分割方法的基礎(chǔ)之上，將復(fù)雜手勢背景更改為單一顏色背景，人手佩戴白色手套，這樣的改善可以使分割時間縮短為原來的38％。
　　（2）定義了針對虛擬雕刻系統(tǒng)的7種手勢。本文設(shè)計的7種手勢有兩個特點：簡單、易操作，具有易于區(qū)分的特征（針

4、對本文提取的特征）。簡單易操作性可以給設(shè)計者帶來輕松愉悅的設(shè)計體驗；具有易于區(qū)分的特征可以使虛擬雕刻系統(tǒng)快速識別出所要進行的操作，保證設(shè)計過程的流暢性。
　　（3）根據(jù)虛擬雕刻系統(tǒng)的特點，提取了兩個具有針對性的特征，設(shè)計了新的手勢識別算法。本文采用簡單的幾何特征（4個Hu矩特征和手勢輪廓外接矩形寬高比特征）作為手勢識別特征，又結(jié)合特定的識別算法，獲得了較快的識別速度和較高的識別率，滿足虛擬雕刻系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和快速性要求。