增強現(xiàn)實系統(tǒng)的人機交互技術研究與應用.pdf

1、增強現(xiàn)實(Augmented Reality，簡稱AR)技術通過視頻采集設備取得真實場景的圖像，同時生成虛擬的信息準確實時地注冊到真實的場景當中，并通過視頻顯示設備呈現(xiàn)出來，從而達到虛實融合的目的。增強現(xiàn)實技術被廣泛地應用于軍事、醫(yī)療、教育、文化娛樂等領域。
　　 隨著人機交互技術的發(fā)展，人們不再局限于傳統(tǒng)的鍵盤、鼠標的交互方式，努力探索更加智能、更加自然的交互方式。人手動作和手勢是人類最直觀、自然的表達方式之一，蘊含著非常豐富

2、的語義信息，用戶可以直接將人手作為計算機的輸入，通過人手的動作或者手勢與機器交互。增強現(xiàn)實技術本身就是作為一種新型的人機交互的手段出現(xiàn)的，增強現(xiàn)實系統(tǒng)中人手交互廣泛地擴展了增強現(xiàn)實系統(tǒng)的交互方式，極大地提高增強現(xiàn)實的應用范圍，具有較高的研究意義。
　　 本文基于雙目視覺原理研究了增強現(xiàn)實系統(tǒng)中通過指尖與虛擬物體進行交互的技術，涉及到手勢圖像的分割、指尖的定位、交互方式三個方面，論文的主要工作是：
　　 1、在手勢分割階段

3、，針對膚色分割算法中存在的類膚色區(qū)域誤識別的問題，本文提出了膚色和背景模型相結合的分割算法，用背景模型來去除一部分類膚色區(qū)域。算法首先建立基于膚色統(tǒng)計的膚色模型和基于累計的背景模型，并分別用兩種模型對圖像進行分割，同時更新背景模型，然后將兩者分割的結果進行邏輯運算，最后通過連通域劃分，得到最大的連通域即為分割出的手部圖像。實驗結果表明，這種方法在簡單的環(huán)境下，能夠濾除類膚色區(qū)域(與手部不重疊類膚色區(qū)域)的干擾，滿足實時系統(tǒng)中手勢分割的要

4、求。
　　 2、在指尖定位階段，本文根據(jù)手指的形態(tài)特征，提出了一種基于距離的指尖識別算法。算法首先對分割出來的手部圖像進行輪廓跟蹤，得到手勢的感興趣區(qū)域(Region of Interest，簡稱ROI)；對ROI進行二次掃描，通過計算圖像的零階矩和一階矩得到手勢的重心，比較于勢邊界點與圖像重心的距離來判斷指尖的位置。實驗結果表明，這種方法能夠準確的找到人手的最凸的位置，快速的定位指尖。
　　 3、在交互階段，設計并實現(xiàn)