沉浸式虛擬環(huán)境中對(duì)物體控制的研究.pdf

1、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的一個(gè)新興分支,在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中使用手直接控制物體,能夠讓人獲得更加強(qiáng)烈的沉浸感.本文交叉運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和機(jī)器人學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí),構(gòu)建了沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),并重點(diǎn)研究了虛擬環(huán)境當(dāng)中手對(duì)物體的控制. 根據(jù)真實(shí)環(huán)境中手對(duì)物體控制的特點(diǎn),在虛擬環(huán)境中物體表示上本文提出了自己的模型.對(duì)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(jiǎn)潔高效的抽象方式,為研究手與物體之間的運(yùn)動(dòng)奠定了

2、堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).對(duì)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(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng). 為了能夠動(dòng)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(jì)算出手指和物體的接觸點(diǎn).為了進(jìn)一步精確的反應(yīng)手對(duì)物體的所用力以及物體和手之間的相對(duì)運(yùn)

3、動(dòng),本文提出了物體和手之間的新受力模型.整個(gè)受力模型分為法向力模型和切向力模型.通過(guò)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(guò)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(duì)運(yùn)動(dòng)的條件.通過(guò)本文所提出的受力模型,系統(tǒng)能夠在各種擾動(dòng)存在的情況下,使手對(duì)物體的控制更加穩(wěn)定. 作為整個(gè)交互過(guò)程的基礎(chǔ),本文重點(diǎn)對(duì)手的運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了研究.通過(guò)建立手的運(yùn)動(dòng)模型并結(jié)合特定測(cè)量工具,增強(qiáng)了數(shù)據(jù)手套的易用性,這種方法既可以