基于体感交互设备的三维虚拟环境漫游技术研究

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虚拟现实是由计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、计算机仿真、人工智能、计算机网络等多个学科交叉综合产生的学科。目前,在虚拟现实与人机交互领域亟需解决的问题之一就是如何为虚拟现实系统提供更为丰富、更加可靠、更趋向于自然的人机交互手段。三维虚拟环境的漫游技术作为虚拟现实技术的一个分支自然也存在这个问题。  体感交互技术是近几年才逐渐兴起的三维交互技术,它利用用户的手乃至身体各个部分的运动,提供给用户一种全新的交互方式,以及更自然的交互体验。因此在三维虚拟环境的漫游中应用体感交互技术,把用户身体不同部位的特定运动当作交互信息传递给该环境,可以使用户有一种身临其境的感觉,同时也在一定程度上提高了该环境的真实感。  本文利用kinect获得的深度图像,设计实现了一种获取人体关节点与骨架的方法。该方法可分为四个步骤,分别是:标识人体模型、深度图像特征提取、划分像素点以及生成关节点。基于这些生成的关节点,本文实现了一个基于体感交互的漫游系统。  针对自动漫游,本文设计实现了一种基于单手手势的交互方法:该方法通过对用户的手的实时跟踪,把用户的手的运动规律与定义好的一些手势进行匹配,可触发寻找路径的三维交互;设计实现了一种基于手绘草图的交互方法:该方法通过对手的运动轨迹与标准图元的匹配,可触发沿手绘路径漫游或飞行导航的三维交互;设计实现了一种基于双手手势的交互技术:该技术通过判断双手距离的变化,可触发三维场景放大缩小的三维交互。  针对实时漫游,设计实现了一种基于姿势的交互方法:该方法通过对用户当前的姿势与定义好的一些姿势模型进行匹配,可触发三维虚拟环境中视点移动与旋转的三维交互。
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