混合現(xiàn)實眼鏡的交互設(shè)計與應(yīng)用研究.pdf

1、近些年來，越來越多的混合現(xiàn)實設(shè)備被研制出來，不論是手持式還是佩戴式都層出不窮，而對于其交互手段、交互界面與應(yīng)用場景均尚在探索階段。其中混合現(xiàn)實設(shè)備上的交互界面仍以二維界面為主，雖然簡潔明晰但卻與用戶所處的三維空間不相符合；此外，對于此類設(shè)備的交互手段研究相當(dāng)豐富，一部分以肢體、聲音及觸覺等人體感知的方法進(jìn)行交互，另一部分設(shè)計出增強媒介如帶有圖案（pattern）的筆等來進(jìn)行交互，方式不同而關(guān)鍵在于是否適合所設(shè)計的應(yīng)用環(huán)境及用戶體驗是否良

2、好；多數(shù)增強與混合現(xiàn)實應(yīng)用都具有導(dǎo)入模型的功能，導(dǎo)入模型雖然方便卻不具有個性化，針對用戶在增強與混合現(xiàn)實的應(yīng)用場景下進(jìn)行模型創(chuàng)建的研究也很多，如何避免用戶自身的建模能力不足又同時賦予用戶足夠的自由度則是主要的難點。本文圍繞這些問題，主要針對（1）混合現(xiàn)實眼鏡的制作；（2）三維交互界面；（3）以手勢為主的交互手段；以及（4）應(yīng)用性廣泛的徒手三維建模場景進(jìn)行設(shè)計與評估。
　　本文完成的主要工作成果有：
　　（1）首先制作一個視頻

3、透視的混合現(xiàn)實眼鏡，為之后的研究工作做鋪墊。
　?。?）在自制的混合現(xiàn)實眼鏡下設(shè)計了調(diào)色盤菜單，并針對不同的思維模式設(shè)計了三種布局，分別是手掌召喚式菜單、目標(biāo)跟蹤式菜單及屏幕固定式菜單。
　?。?）針對虛擬物體的基本操控設(shè)計了以手勢為主配合頭部動作的交互方式，并為了用戶更好的體驗增加了頭部約束、骨骼小球和頂置提示板作為輔助功能幫助用戶交互。
　　（4）針對增強與混合現(xiàn)實應(yīng)用中常用的模型使用，設(shè)計其獨特的建模方式，利用該

4、自制設(shè)備釋放雙手的特性，并參考雙手交互的三項原則，且針對前人工作中存在的不足提出了改進(jìn)方法，包括對用戶自身建模能力的優(yōu)化、支持無縫銜接建模時不同狀態(tài)的切換，和提高用戶創(chuàng)建定制模型的自由度，設(shè)計并實現(xiàn)了徒手三維建模的應(yīng)用場景。
　　每一部分的工作都通過詳細(xì)的用戶實驗進(jìn)行評估，分別驗證三維界面、三維操控與徒手三維建模的可行性與易用性。從用戶的反饋與記錄的數(shù)據(jù)中可以初步得出結(jié)論，本工作設(shè)計的調(diào)色盤菜單與基于手勢的交互可以應(yīng)用在眼鏡類的混