三維交互界面中用戶手勢(shì)的表達(dá)風(fēng)格研究.pdf

1、隨著人機(jī)交互領(lǐng)域科技的不斷發(fā)展，用戶能夠以更加自然和舒適的方式與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行交互。人機(jī)交互建立了人與計(jì)算設(shè)備之間的紐帶，實(shí)現(xiàn)了人與計(jì)算機(jī)之間更加直接、和諧和便捷的交互。自然人機(jī)交互通過(guò)捕捉人在日常生活中養(yǎng)成的行為習(xí)慣或者操作模式直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，這種方式強(qiáng)調(diào)無(wú)需訓(xùn)練或不需要特別訓(xùn)練，類似于人與人之間的交流。人手在人類生活和學(xué)習(xí)中扮演了重要的角色，是人與外界交流的重要途徑。手勢(shì)作為人機(jī)交互系統(tǒng)中重要的輸入方式，能夠通過(guò)各式各樣的動(dòng)作

2、表達(dá)人的交互意圖，與傳統(tǒng)的交互方式相比，手勢(shì)交互可以使用戶擺脫鼠標(biāo)和鍵盤束縛，具有十分重要的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
　　利用手勢(shì)動(dòng)畫庫(kù)，實(shí)現(xiàn)基于視覺(jué)的三維自然交互界面，是實(shí)現(xiàn)快速、魯棒人機(jī)交互的重要途徑之一。從手勢(shì)庫(kù)中檢索出的手勢(shì)動(dòng)畫，可能僅僅意味著它與用戶的實(shí)際手勢(shì)語(yǔ)義具有一致性，但它與用戶手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度等運(yùn)動(dòng)風(fēng)格可能很有差異，怎樣獲取施加于手勢(shì)動(dòng)畫的數(shù)學(xué)變換，使得變換后的手勢(shì)動(dòng)畫與用戶的運(yùn)動(dòng)風(fēng)格一致，并實(shí)時(shí)顯示，

3、順利完成人機(jī)交互任務(wù)，是本文要解決的核心問(wèn)題。該問(wèn)題的本質(zhì)在于怎樣刻畫用戶的心理模型(Mental Model)，具有科學(xué)價(jià)值；它可能為智能交互式電視、桌面辦公、手機(jī)等手勢(shì)交互界面系統(tǒng)提供不同的用戶體驗(yàn)，因而具有應(yīng)用價(jià)值。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金(61472163,61193079)和山東省自然科學(xué)基金(ZR2011FZ003)等項(xiàng)目的支持。本文研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　(1)建立基于數(shù)據(jù)手套和視覺(jué)的手勢(shì)交互平臺(tái)
　

4、　利用數(shù)據(jù)手套和位置跟蹤器建立基于數(shù)據(jù)手套的手勢(shì)交互平臺(tái)，可以獲取真實(shí)的人手運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并驅(qū)動(dòng)三維手勢(shì)模型，實(shí)現(xiàn)人手狀態(tài)到三維虛擬手的轉(zhuǎn)換，這是一種高效的捕獲人手運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的方法?；谝曈X(jué)的手勢(shì)交互平臺(tái)通過(guò)攝像頭對(duì)人手進(jìn)行非接觸式捕獲，通過(guò)對(duì)人手原始圖像進(jìn)行分割，進(jìn)而提取手勢(shì)特征，為后續(xù)分析人手運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)。
　　(2)以認(rèn)知理論為指導(dǎo)，建立手勢(shì)行為模型
　　在一定的交互任務(wù)下，人手運(yùn)動(dòng)具有較強(qiáng)的規(guī)律性。從認(rèn)知心理學(xué)角度出發(fā)，

5、融合了基于數(shù)據(jù)手套和視覺(jué)的手勢(shì)交互平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)獲得真實(shí)的人手運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和圖像信息。在手勢(shì)交互過(guò)程中對(duì)人手運(yùn)動(dòng)規(guī)律和狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程進(jìn)行分析和總結(jié)，探討手勢(shì)自由度與人手圖像之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，然后分別從運(yùn)動(dòng)速度、軌跡和觀察視角三個(gè)方面建立手勢(shì)行為模型，從而構(gòu)造出多樣性的手勢(shì)交互風(fēng)格。
　　(3)根據(jù)人手運(yùn)動(dòng)的行為模型，提出基于手勢(shì)行為模型的手勢(shì)表達(dá)風(fēng)格
　　人手運(yùn)動(dòng)的不同階段具有不同的手勢(shì)表達(dá)風(fēng)格。在平移階段，主要表達(dá)運(yùn)動(dòng)軌跡、