面向增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車間布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)的人機(jī)交互語義模型.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提出與發(fā)展為營(yíng)造一個(gè)真實(shí)車間與虛擬設(shè)備相互融合的混合環(huán)境奠定了理論與技術(shù)基礎(chǔ)。它提供了一種嶄新的思路讓設(shè)計(jì)師能夠通過一種直觀、自然的方式對(duì)布局方案進(jìn)行設(shè)計(jì)與修改，并進(jìn)行直接感官上的評(píng)價(jià)。目前傳統(tǒng)的人機(jī)交互技術(shù)無法很好地滿足操作者在混合環(huán)境下對(duì)布局方案進(jìn)行直觀、自然、高效的修改操作的要求。因此，有必要對(duì)混合環(huán)境下的人機(jī)交互方法進(jìn)行研究。本文采用基于手勢(shì)的交互方式進(jìn)行車間布局設(shè)計(jì)，具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　第一

2、，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車間布局的分析及基本手勢(shì)的定義。對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車間布局設(shè)計(jì)中的交互特點(diǎn)（如活動(dòng)范圍有限性等）及交互需求進(jìn)行分析，提取出具體的交互任務(wù)。研究在一定的活動(dòng)范圍內(nèi)對(duì)大范圍增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車間環(huán)境內(nèi)的虛擬模型進(jìn)行布置操作的方法。結(jié)合人們?cè)谌粘Ｉ钪胁僮魑矬w的行為習(xí)慣，對(duì)布局設(shè)計(jì)中的操作過程進(jìn)行動(dòng)作分解，提取并定義出基本手勢(shì)。
　　第二，交互語義模型的定義。建立基于手勢(shì)變化的人機(jī)交互語義模型，該語義模型分為物理層、詞法層、語法層、語義層四個(gè)層

3、次。分析各層次的功能，并使用數(shù)學(xué)公式對(duì)其進(jìn)行形式化描述。該交互語義模型使用數(shù)據(jù)手套和磁跟蹤器作為手勢(shì)輸入設(shè)備，根據(jù)用戶的手勢(shì)變化、時(shí)序、手的移動(dòng)及上下文信息，判斷用戶的不同操作意圖（如添加、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)及刪除模型等）。
　　第三，交互語義模型的實(shí)例化。根據(jù)具體的操作過程，分析所使用的手勢(shì)、手勢(shì)的變化及操作條件，對(duì)交互語義模型各層次數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例化（如手勢(shì)集、手勢(shì)變化集、操作意圖集及交互規(guī)則集等）。對(duì)車間布局設(shè)計(jì)中包括的基本操作進(jìn)行具體

4、定義，并分析語義模型進(jìn)行操作意圖判斷的過程。
　　第四，交互語義模型的實(shí)現(xiàn)?；跀?shù)據(jù)手套提取用戶的手勢(shì)數(shù)據(jù)，通過k-近鄰法建立手勢(shì)模板庫(kù)，并對(duì)用戶輸入的手勢(shì)進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)識(shí)別出的手勢(shì)，采用基于手勢(shì)序列槽填充的形式，判斷用戶的手勢(shì)變化。
　　第五，系統(tǒng)的總體實(shí)現(xiàn)。使用相關(guān)的硬件設(shè)備和軟件平臺(tái)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的車間布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)。開發(fā)了一個(gè)基于Android移動(dòng)終端的應(yīng)用程序，用于輔助用戶操作（如速度設(shè)定、文字