視景仿真中虛擬手的人機(jī)交互技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，視景仿真技術(shù)在諸多領(lǐng)域獲得了成功應(yīng)用。視景仿真是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要表現(xiàn)形式，也是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要組成部分，而虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)質(zhì)上是一種人機(jī)交互系統(tǒng)，虛擬手交互技術(shù)是人機(jī)交互中的重要組成部分之一，用戶可以在交互過程中體驗(yàn)到較強(qiáng)的沉浸感。本文針對(duì)視景仿真中虛擬手的人機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法，主要做了以下的研究工作： (1)建立了虛擬手的人機(jī)交互模型，并設(shè)計(jì)了虛擬手的多通道交互界面，構(gòu)建了虛擬手的人機(jī)交互系統(tǒng)框架圖，分

2、析了虛擬手交互過程中閉環(huán)運(yùn)行控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理。 (2)詳細(xì)研究了從人手到虛擬手的運(yùn)動(dòng)映射。在分析人體手部的生理結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特征的基礎(chǔ)上，采用層次結(jié)構(gòu)方法建立虛擬手的幾何模型和運(yùn)動(dòng)模型；通過數(shù)據(jù)手套和位置跟蹤器等交互設(shè)備，對(duì)人手位置和姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集解算；結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化理論對(duì)運(yùn)動(dòng)映射原理進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了從人手到虛擬手的運(yùn)動(dòng)映射。 (3)對(duì)虛擬手操作虛擬物體的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究：一是研究了基于Vega相

3、交矢量的碰撞檢測(cè)理論，實(shí)現(xiàn)了虛擬手和虛擬物體之間的碰撞檢測(cè)；二是分析了虛擬手抓握虛擬物體的手勢(shì)動(dòng)作，給出了視景仿真中虛擬手交互操作過程的實(shí)現(xiàn)方法。 (4)在VC++環(huán)境下，以Vega的API函數(shù)和Lynx圖形界面為開發(fā)平臺(tái)，采用數(shù)據(jù)手套和三維位置跟蹤器等交互設(shè)備，在視景仿真中實(shí)現(xiàn)了虛擬手的手勢(shì)交互以及完成指定虛擬交互操作任務(wù)的過程，并將其應(yīng)用在DI—Guy人體交互仿真中，完善了虛擬人的手勢(shì)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了人手通過虛擬手與虛擬環(huán)境的時(shí)