【摘 要】
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随着虚拟现实的不断深入发展和客观应用的迫切需求,虚拟角色技术逐渐成为虚拟现实的研究热点。但凡需要模拟人的动作与感知等行为,都离不开虚拟角色的参与,因此虚拟角色技术
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随着虚拟现实的不断深入发展和客观应用的迫切需求,虚拟角色技术逐渐成为虚拟现实的研究热点。但凡需要模拟人的动作与感知等行为,都离不开虚拟角色的参与,因此虚拟角色技术至关重要。通过传统的人机交互方式,人们难以完全沉浸在虚拟环境之中,将体感交互技术引入到虚拟环境,不仅使人机交互变得自然,也增强了虚拟环境的真实感。本文结合虚拟现实技术、人机交互技术和传统教育方法,以构建虚拟学习环境人机交互系统为目标,对虚拟学习环境中的智能角色建模和人机交互技术进行研究,主要包括以下内容:1.提出了虚拟学习环境人机交互系统总体框架,在此基础上分析了虚拟现实系统的关键技术。构建了智能角色的三维模型和具有视觉感知、听觉感知、行为决策等功能的行为模型,并介绍了各个功能的实现过程和所用方法。研究了路径规划技术,采用栅格法对虚拟环境进行表示,并在虚拟学习环境中实现了基于A*算法的智能角色路径规划。2.研究了基于虚拟角色的人机交互和Kinect传感器的工作原理,通过Kinect获取人体的骨骼关节点信息,并将获取到的骨骼关节点与虚拟学习环境中虚拟角色的骨骼关节点进行绑定,实现了虚拟化身交互。通过计算骨骼关节点之间的距离和角度,对虚拟化身的姿势进行识别,并在此基础上实现了虚拟化身姿势交互。利用Kinect采集并处理用户语音信息,然后进行语音识别,再将语音识别结果转换成命令控制智能角色运动,实现了智能角色的语音交互。3.开发虚拟学习环境人机交互系统,实现了场景漫游、PPT播放、书籍阅翻和倒立摆实验演示与操作等功能。最后在虚拟学习环境中,对系统的各个功能和系统的性能进行了测试,验证了系统的有效性。
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