面向手勢自然交互的人機相向互動模型與算法研究.pdf

1、隨著計算機技術的不斷發(fā)展，穿戴設備的更新?lián)Q代以及人們對產(chǎn)品體驗要求的不斷提高，自然和諧的交互界面依然成為交互領域研究的熱點。傳統(tǒng)的以“機器為中心”的交互方式也逐漸向“以人為中心”轉移。為了實現(xiàn)以人為中心的智能交互，計算機需要感知用戶的操作意圖，然后根據(jù)感知結果，主動輔助用戶完成相應的操作，從而減輕用戶的操作負擔和認識負荷。感知用戶的操作意圖和輔助用戶完成操作任務是實現(xiàn)“以人為中心”的關鍵，也是本文的重點研究內(nèi)容。
　　本論文依托國

2、家自然科學基金項目(No.61472163，61603151)、國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFB1001403)和山東省重點研發(fā)計劃項目(2015GGX101025)等項目基金的支持。以基于視覺的虛擬環(huán)境手勢交互為應用平臺，以降低用戶認知負荷和操作負荷，提升用戶體驗為目標，對虛擬環(huán)境交互界面的用戶意圖進行感知，并根據(jù)感知結果進行互動的研究。本論文的研究內(nèi)容和主要創(chuàng)新點體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　(1)提出基于手勢關鍵點變化趨勢的

3、動態(tài)手勢識別方法
　　通過順時針獲取手勢的輪廓點，從而確定手勢手指的個數(shù)以及指尖和指根的位置，并通過手指指尖和指根的運動趨勢，來識別動態(tài)手勢。通過對比實驗表明，該方法具有良好的魯棒性，對于分割不太好的情況下，仍有較好的識別效果，并且識別結果不受運動快慢的影響。對于常見的9種動態(tài)手勢，該方法的平均識別率達到96％。
　　(2)提出感知用戶操作意圖的感知算法
　　通過分析用戶控制虛擬人手選擇物體時人手運動軌跡的特點，提出利

4、用最小二乘法擬合手勢運動軌跡曲線，并根據(jù)曲線的變化的趨勢，預測用戶想要操作的三維虛擬物體，然后主動將預測的物體移向虛擬人手;并且通過動態(tài)調整擬合數(shù)據(jù)，改善擬合效果，提高預測結果的正確性。
　　(3)提出人機相向互動算法
　　提出了兩種感知互動算法:移動感知互動算法和旋轉感知互動算法。通過識別物體移動的軌跡，系統(tǒng)感知用戶是否組裝物體，并根據(jù)感知結果更新場景狀態(tài)，實現(xiàn)移動感知智能交互;系統(tǒng)根據(jù)順時針旋轉或逆時針旋轉手勢將三維物體