基于Kinect体感传感器的心理宣泄系统的实现

击打宣泄是心理宣泄疗法的主要手段。基于Kinect体感传感器和Direct3D图形绘制编程接口,设计并实现了心理宣泄系统。系统利用Kinect体感传感器采集人体关节点坐标信息,控制虚拟拳头击打虚拟击打对象,模拟真实拳击运动,通过击打实现心理宣泄。实验表明:该系统不仅能获得良好的心理宣泄效果,而且,可以为健身运动提供新的体验平台,其计算出的击打力还可作为拳击训练的重要参考标准。     

沉浸式交互系统的设计与开发

在操作训练过程中,操作者对虚拟场景中物体的操纵必须通过交互来实现,交互的质量直接影响了操作训练的效果。针对现在的装备操作训练仿真系统中使用二维交互设备带来交互低效的情况,为了整体提高装备操作训练仿真系统的交互质量和能力,设计并开发了沉浸式交互系统。同时住众多新兴的交互设备中,主要对数据手套和空间球进行相关交互技术的研究。使操作者高度沉浸在建立的虚拟场景中,用自然、方便的方式进行交互,取得较好的操作训练效果。     

三维虚拟校园体感交互系统设计与优化研究

三维虚拟校园系统的研究和创建对数字校园的建设有着重要的现实意义。本文在系统分析三维场景构建及虚拟交互技术的基础上,阐述了基于体感交互的三维校园系统开发流程,基于以上研究实现了3dsmax、Unity3D与Kinect平台的三维虚拟校园体感交互系统,该系统具有较高的交互能力、仿真质量和运行效率,最后针对虚拟校园系统的优化与规范提出了设计规范与优化原则。     

虚拟三维场景与二维电子地图交互系统研究

提出并建立了一个虚拟三维场景与二维电子地图交互系统。介绍了系统的组成和各部分实现的功能。对虚拟场景的数据组织、场景数据读入、观察者位置的确定及交互功能的实现等给出解决方案,给出了实现的代码及画面。该系统利用二维电子地图简洁性、宏观性的特点,通过与虚拟三维场景间的互响应减少观察者在虚拟三维场景中漫游所产生的迷失感,在实际应用中取得了较好的效果。     

虚拟场景中基于数据手套的交互方法

为了提高操作训练仿真系统的真实性、沉浸感，提高交互的质量和效率，将数据手套引入该系统。针对该输入设备，对其使用方法、数据读取以及交互方法进行了研究。利用Creator软件建立虚拟场景和虚拟手模型，在VC 和Vega集成开发环境中编程实现虚拟场景中基于数据手套的交互。     

基于Leap Motion的虚拟课堂手势交互方法

随着虚拟现实技术的飞速发展, Leap Motion等体感传感器出现并被广泛地应用在人机交互中. 针对 Leap Motion体感控制器在识别范围边缘识别率低且识别速度慢的问题提出了一种基于深度神经网络的Leap Motion手势交互方法. 该方法在定义的交互手势基础上, 设计了三维交互系统并应用到虚拟场景中. 系统首先通过Leap Motion进行数据捕捉, 对获取到的红外图像采用深度神经网络进行特征提取并实现对手势的分类识别, 然后结合Leap Motion获取的手部坐标前后帧的变化来判断动态手势, 最终结合动态手势完成虚拟场景中的交互功能. 经过实验验证, 本文手势识别方法无论是在识别速度还是识别精度上都优于Leap Motion自带的手势识别方法, 同时在Leap Motion识别范围边界处仍能保持较高的识别率.     

基于Arduino的虚拟现实交互系统实验案例设计

综合运用嵌入式、三维建模、虚拟现实等技术,提出一个软硬件结合的虚拟现实交互系统典型案例,实现虚拟场景与现实环境的实时交互控制。通过3DMAX和Unity3D软件设计虚拟现实交互场景,采用Arduino核心板搭建场景的控制模块,运用光敏电阻和湿度传感器实时获取环境信息并注入虚拟场景中,实现虚拟现实交互系统。     

基于Kinect体感交互的多人在线虚拟实验系统

为了满足多人异地进行真实感虚拟实验的需求,使用Kinect体感设备和Unity 3D引擎搭建了一个多人在线虚拟实验系统。在该系统中,使用Unity 3D引擎搭建虚拟实验场景,通过导入3D Max制作的实验器材模型进行实验搭建,并通过网络通信技术实现远距离多人在线操作。对于真实感部分,采用Kinect体感技术捕捉的身体姿势被用来控制虚拟场景中第一人称角色的走动、抓取和操作实验器材以及选取虚拟场景中的菜单。实验结果证明,Kinect姿势识别具有很高的准确性和鲁棒性,并且不容易被光照条件和复杂的背景所影响,服务器与客户端的通信对于建立远程虚拟实验系统来说足够稳定。该系统具有成本低、真实感较强的优点。     

基于Virtools的虚拟校园在线交互设计与实现

在虚拟校园中,人性化的人机交互设计可提高系统的可用性和用户友好性。本系统在线展示了校园的仿真模型,并提供了可供用户操作的虚拟人物及其交互功能,使用户能尽可能真实地了解校园。为了使用户在浏览虚拟校园时获得更好的在线交互体验,提出并实现了虚拟校园系统需要解决的几个主要交互功能:人物及其视角交互、场景链接交互、信息链接交互、信息提示交互以及虚拟场景中物体的交互。该系统采用了多场景建模方法,以大化小、分而治之,避免使用过大的场景,缩短了系统的在线响应时间;使用Virtools自带的VSL脚本语言实现系统较复杂的交互功能,提高了程序的可重用性和可维护性,同时减少了系统占用的内存空间,提高了运行速度,并且实现了一些Virtools内置的BB不能实现的功能。     

基于VRML的虚拟秦汉博物馆的研究与实现

为了保护现有的秦汉文化遗产和提高人们参观博物馆的便捷程度,提出了通过构建虚拟秦汉博物馆网站来达到这双重目的的方法。对开发过程中使用到的物体几何建模、用户交互行为、场景导航图等关键技术进行了研究。重点分析了VRML中虚拟场景交互实现所采用的非编程和编程两种实现方法,并给出了两种交互方案的详细案例。提出了一套适用于VRML虚拟博物馆的虚拟场景优化方案,该方案在保证用户流畅漫游本系统的同时有效地解决了博物馆展品的细节显示问题。最后在网上建立起一个功能比较完善的虚拟秦汉博物馆。     

基于Kinect的虚拟展馆游览系统的设计与实现

针对现有三维虚拟展览馆游览系统交互方式用户体验不理想的现状,提出一种基于Kinect的虚拟展馆游览系统。该系统重点研究了利用Kinect骨骼追踪技术实现对体验者身体动作的解析和利用四元数插值对骨骼动画的控制。在功能上,实现了站在Kinect前的体验者通过不同的姿势,对虚拟展馆三维场景中虚拟人物的动作、姿态、位置、朝向的控制。实验结果表明,体验者能够通过体感交互技术较好地实现对虚拟人物姿态的控制并方便地进行虚拟场景游览。     

航天员虚拟交互操作训练多体感融合驱动方法研究

针对航天员虚拟训练中的人机自然交互问题,基于体态/手势识别和人体运动特性, 提出一种多通道数据融合的虚拟驱动与交互方法。结合Kinect 设备能够完整识别人体姿态特点 及LeapMotion 设备能精确识别手势姿态的优势,提出了基于判断的数据传递方法,在人体关节 识别的基础上对手部关节进行识别与数据处理计算,采用多通道体感识别融合方法将二者结合, 并进行了实验。结果表明,通过采用LeapMotion 和Kinect 对手部识别的判别,当手势在 LeapMotion 识别范围内,能够在实现人体体感识别的基础上增加较为精确的手势识别。此方法 成功实现了人体姿态识别和手势精确识别的结合,可应用于航天员虚拟训练中的人机自然交互 中去。     

基于Kinect的肩周炎康复训练动作识别系统研究

实现对肩周炎患者进行康复训练的三维体感视频的虚拟指导。通过Kinect摄像头对人的骨骼信息和环境的深度信息进行跟踪分析,再通过欧氏距离判断人的动作,利用模板匹配定位的方法对人体关键部位进行识别,从而来判断人的姿势是否标准。通过人机交互来实现一个虚拟的肩周炎康复训练的指导。     

利用深度图像的虚实物体碰撞交互研究与实现

对传统增强现实系统中虚拟物体与真实物体难以进行碰撞交互的问题,提出一种对深度图像中的场景进行分割,并基于分割结果构建代理几何体的方法来实现虚、实物体的碰撞交互。采用Kinect等深度获取设备获取当前真实场景的彩色图像信息和深度图像信息;通过深度图像的法向聚类及平面拟合技术来识别出场景中的主平面区域;对除去主平面区域的其他聚类点云区域进行融合处理,得到场景中的其他主要物体区域;为识别出的主平面构建虚拟平面作为该平面的代理几何体,为分割出的物体构建包围盒来作为其代理几何体。将这些代理几何体叠加到真实物体上,并对之赋予物理属性,即可模拟实现虚拟物体与真实物体的碰撞交互。实验结果表明,该方法可有效分割简单场景,从而实现虚实交互。     

动态灰度预测算法在体感交互设计中的应用

体感交互应用是通过新型的体感交互设备来进行人机交互操作,在虚拟仿真、项目展示等方面有着重要应用。为解决体感交互过程中由于骨骼抖动导致行为误判的问题,提出了在Kinect与UnrealEngine4成功对接的基础上,加入动态灰度预测算法处理数据,同时利用灵敏度分析对数据量进行优化,在不影响正确率的情况下减少响应时间,提高识别速率。经过实验,该方法相比于移动平均法等过滤器在正确率和效率方面有了较大的提升。     

基于Kinect的下肢体康复动作评估系统

针对中风患者下肢体的训练需求,设计了一个康复训练评估系统.利用Kinect 2.0体感设备实时采集下肢体康复动作的序列信息,提取相关关节的角度序列特征,与动作库中的标准动作序列特征对比后,计算相关度,再加入时间参量,综合得出评估结果.试验结果表明:该系统能准确地识别和引导受试者的康复动作;并且可以通过组建不同的姿势库来评估更多的康复动作.     

机载无源干扰虚拟仿真系统研究

针对某型飞机电子对抗实装训练的困难,采用视景仿真技术进行了某型飞机机载电子对抗训练系统的开发。对虚拟座舱的构建方法、GL Studio开发的虚拟仪表与VP场景的交互问题和战场环境中基于粒子系统的无源干扰仿真方法进行了研究。系统虚拟训练部分以突防攻击任务为战术背景,包含了某型飞机机载电子对抗主要科目的仿真训练,可单科目训练也可进行综合训练,逐步提高飞行员对机载电子对抗设备的操作能力、在复杂战场环境中的敌情判断和战术选择能力。     

基于情境学习的射孔仿真培训系统应用研究

由于传统的仿真培训中只能通过鼠标的点击与键盘进行交互,存在着现场感缺乏以及用户体验不足等缺点,针对油田射孔岗位仿真培训中的交互问题,提出了应用情境学习理论结合体感交互技术的仿真培训系统。通过将Unity与体感交互技术结合,学习者可以运用手势与姿势来实现与仿真培训系统的交互操作。结合应用这一技术可以使得学习者能够在更逼真的虚拟学习环境中尽情的体会和学习,满足学习者的体验和参与需求,可以有效促进学习者从具体的感知经验上升到抽象的知识概念,为教学培训的顺利开展创设有利的条件。