基于光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉的虛擬交互系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)聲音、影像以及觸覺等多通道的信息傳遞,為實(shí)現(xiàn)高效、靈活的人機(jī)交互提供了可行途徑。運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)可以獲取真實(shí)環(huán)境中物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),從而為實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境和真實(shí)環(huán)境之間的通信提供了技術(shù)保障。為此本文采用被動(dòng)式光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng),對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　為了構(gòu)建基于光學(xué)跟蹤捕捉的虛擬交互系統(tǒng),對(duì)虛擬交互系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、性能要求以及其中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了框架結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì),

2、確定了系統(tǒng)的硬件組成和軟件結(jié)構(gòu),并且完成了軟件層和相關(guān)類的設(shè)計(jì)。
　　建立了系統(tǒng)的交互環(huán)境,包括幾何模型數(shù)據(jù)接口的開發(fā),實(shí)現(xiàn)了商用CAD模型數(shù)據(jù)與虛擬交互系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞;對(duì)人體骨骼結(jié)構(gòu)的分析,完成人體幾何模型的構(gòu)建;對(duì)人手的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行了分析,構(gòu)建了人體上肢的層次結(jié)構(gòu)模型,確定了手部模型的運(yùn)動(dòng)參數(shù),完成了人體上肢運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建;對(duì)常用的碰撞檢測(cè)算法的檢測(cè)精度和檢測(cè)效率進(jìn)行了分析,確定了系統(tǒng)的碰撞檢測(cè)方法,通過使用層次包圍盒以及三角

3、圖元的檢測(cè),實(shí)現(xiàn)了符合系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求的碰撞檢測(cè)。
　　根據(jù)人體的運(yùn)動(dòng)模型確定標(biāo)記點(diǎn)的放置位置,進(jìn)行了相機(jī)標(biāo)定以及Vicon系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整,對(duì)人體手部的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)捕捉;分析了 ViconReal-Time Energy的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),使用Vicon的SDK軟件開發(fā)包進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)接口的開發(fā),實(shí)現(xiàn)了Vicon系統(tǒng)與虛擬交互系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信;對(duì)人體幾何模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制,完成了人手運(yùn)動(dòng)到虛擬手模型運(yùn)動(dòng)的映像;分析了人手抓取物