沉浸式虛擬環(huán)境中對物體控制的研究.pdf

1、沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)是虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的一個新興分支,在沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中使用手直接控制物體,能夠讓人獲得更加強烈的沉浸感.本文交叉運用虛擬現(xiàn)實、計算機圖形學(xué)和機器人學(xué)等多個領(lǐng)域的知識,構(gòu)建了沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),并重點研究了虛擬環(huán)境當(dāng)中手對物體的控制. 根據(jù)真實環(huán)境中手對物體控制的特點,在虛擬環(huán)境中物體表示上本文提出了自己的模型.對于手,本文定義其與物體作用的部位集中在指尖之上,這種簡潔高效的抽象方式,為研究手與物體之間的運動奠定了

2、堅實的基礎(chǔ).對于虛擬物體,在Open Inventor模型文件的基礎(chǔ)之上,本文定義了圖元的概念并使用圖元對物體進(jìn)行了抽象,建立了分層的圖元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).這種新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的提出,使得系統(tǒng)能夠了解指尖與物體之間細(xì)微的相對運動. 為了能夠動態(tài)精確跟蹤物體和手指之間的位置關(guān)系,本文提出了鄰域檢查的方法,這種方法能夠在物體幾何結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的情況下,快速高效的計算出手指和物體的接觸點.為了進(jìn)一步精確的反應(yīng)手對物體的所用力以及物體和手之間的相對運

3、動,本文提出了物體和手之間的新受力模型.整個受力模型分為法向力模型和切向力模型.通過切向力模型,系統(tǒng)能夠模擬表面摩擦系數(shù)不同的物體.通過作用力模型和摩擦力模型的結(jié)合,系統(tǒng)能夠了解手和物體之間發(fā)生相對運動的條件.通過本文所提出的受力模型,系統(tǒng)能夠在各種擾動存在的情況下,使手對物體的控制更加穩(wěn)定. 作為整個交互過程的基礎(chǔ),本文重點對手的運動模型進(jìn)行了研究.通過建立手的運動模型并結(jié)合特定測量工具,增強了數(shù)據(jù)手套的易用性,這種方法既可以