虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中人機(jī)交互技術(shù)研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互是人機(jī)交互技術(shù)的最前沿的應(yīng)用之一，與傳統(tǒng)的桌面級(jí)人機(jī)交互不同，在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，操作者可以通過(guò)頭戴顯示器、人體姿態(tài)傳感器等虛擬現(xiàn)實(shí)裝備接入虛擬場(chǎng)景，在虛擬場(chǎng)景中對(duì)物體進(jìn)行直接操作，并獲得實(shí)時(shí)操作反饋信息，是一種具備多感知性、高真實(shí)性的沉浸式人機(jī)交互技術(shù)。
　　本文研究一種基于視覺(jué)反饋和動(dòng)作捕捉的典型非接觸式交互系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)普遍存在虛擬場(chǎng)景中人體與設(shè)備產(chǎn)生干涉這一問(wèn)題后，對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了分析，針對(duì)這一問(wèn)題，從底層碰

2、撞檢測(cè)算法直到上層人體姿態(tài)調(diào)整算法提出了優(yōu)化、解決方案。
　　論文首先總結(jié)、分析了現(xiàn)有的實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)算法，針對(duì)各類算法的優(yōu)劣選擇基于二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)的軸對(duì)齊包圍盒樹(shù)作為算法研究基礎(chǔ)，并介紹了包圍盒樹(shù)構(gòu)造、更新、遍歷及基本幾何元素相交測(cè)試的基本方案。
　　針對(duì)虛擬環(huán)境下人機(jī)交互的特點(diǎn)及后續(xù)穿透現(xiàn)象的優(yōu)化處理，本文深入地分析了碰撞檢測(cè)算法的存儲(chǔ)性能與計(jì)算性能;通過(guò)分析和對(duì)比間接交互與直接交互，提煉出直接交互過(guò)程中的關(guān)鍵影響因素，結(jié)合前

3、人的經(jīng)驗(yàn)，從包圍盒樹(shù)的整體結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及基本幾何元素間的相交測(cè)試三個(gè)方面展開(kāi)對(duì)算法優(yōu)化的研究。
　　最后，本文針對(duì)人機(jī)交互過(guò)程中普遍存在且難以解決的虛擬場(chǎng)景中人與設(shè)備之間發(fā)生穿透的問(wèn)題，基于人體運(yùn)動(dòng)學(xué)，結(jié)合優(yōu)化后的碰撞檢測(cè)算法，以單只手臂為例，提出了基于多層次迭代求解的逐層分解法與基于權(quán)值全局求解的權(quán)值分配法兩種關(guān)節(jié)調(diào)整方案，對(duì)穿透現(xiàn)象進(jìn)行優(yōu)化處理，并搭建虛擬場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此二種方法可以在大部分情況時(shí)解決穿透現(xiàn)