面向手勢自然交互的人機(jī)相向互動(dòng)模型與算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，穿戴設(shè)備的更新?lián)Q代以及人們對產(chǎn)品體驗(yàn)要求的不斷提高，自然和諧的交互界面依然成為交互領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的以“機(jī)器為中心”的交互方式也逐漸向“以人為中心”轉(zhuǎn)移。為了實(shí)現(xiàn)以人為中心的智能交互，計(jì)算機(jī)需要感知用戶的操作意圖，然后根據(jù)感知結(jié)果，主動(dòng)輔助用戶完成相應(yīng)的操作，從而減輕用戶的操作負(fù)擔(dān)和認(rèn)識負(fù)荷。感知用戶的操作意圖和輔助用戶完成操作任務(wù)是實(shí)現(xiàn)“以人為中心”的關(guān)鍵，也是本文的重點(diǎn)研究內(nèi)容。
　　本論文依托國

2、家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.61472163，61603151)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFB1001403)和山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2015GGX101025)等項(xiàng)目基金的支持。以基于視覺的虛擬環(huán)境手勢交互為應(yīng)用平臺，以降低用戶認(rèn)知負(fù)荷和操作負(fù)荷，提升用戶體驗(yàn)為目標(biāo)，對虛擬環(huán)境交互界面的用戶意圖進(jìn)行感知，并根據(jù)感知結(jié)果進(jìn)行互動(dòng)的研究。本論文的研究內(nèi)容和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
　　(1)提出基于手勢關(guān)鍵點(diǎn)變化趨勢的

3、動(dòng)態(tài)手勢識別方法
　　通過順時(shí)針獲取手勢的輪廓點(diǎn)，從而確定手勢手指的個(gè)數(shù)以及指尖和指根的位置，并通過手指指尖和指根的運(yùn)動(dòng)趨勢，來識別動(dòng)態(tài)手勢。通過對比實(shí)驗(yàn)表明，該方法具有良好的魯棒性，對于分割不太好的情況下，仍有較好的識別效果，并且識別結(jié)果不受運(yùn)動(dòng)快慢的影響。對于常見的9種動(dòng)態(tài)手勢，該方法的平均識別率達(dá)到96％。
　　(2)提出感知用戶操作意圖的感知算法
　　通過分析用戶控制虛擬人手選擇物體時(shí)人手運(yùn)動(dòng)軌跡的特點(diǎn)，提出利

4、用最小二乘法擬合手勢運(yùn)動(dòng)軌跡曲線，并根據(jù)曲線的變化的趨勢，預(yù)測用戶想要操作的三維虛擬物體，然后主動(dòng)將預(yù)測的物體移向虛擬人手;并且通過動(dòng)態(tài)調(diào)整擬合數(shù)據(jù)，改善擬合效果，提高預(yù)測結(jié)果的正確性。
　　(3)提出人機(jī)相向互動(dòng)算法
　　提出了兩種感知互動(dòng)算法:移動(dòng)感知互動(dòng)算法和旋轉(zhuǎn)感知互動(dòng)算法。通過識別物體移動(dòng)的軌跡，系統(tǒng)感知用戶是否組裝物體，并根據(jù)感知結(jié)果更新場景狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)感知智能交互;系統(tǒng)根據(jù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手勢將三維物體