一种数据手套交互控制模块的设计与应用

在三维虚拟环境下进行虚拟制造(VM),是当今制造业发展的趋势.数据手套是实现虚拟现实技术的交互设备之一,数据手套的应用对于虚拟制造非常重要.研究数据手套的功能和原理,设计了一种面向虚拟制造的数据手套交互控制模块.通过虚拟手的建模以及数据手套实时采集数据,来实现虚拟手与人手的手势映射,并结合层次包围盒算法实现虚拟手与虚拟场景的碰撞检测.研究结果显示,在模块下人手到虚拟手的动作映射和虚拟手对虚拟物体的碰撞检测能基本满足虚拟制造系统的理论要求,具有一定的实用性.     

虚拟校园三维仿真系统关键技术研究

应用Multigen和Vega开发工具,可以开发逼真的三维仿真系统.而建模的好坏和交互效果直接影响系统的运行,结合虚拟校园三维仿真系统研制中的具体工作,研究了基于Multigen场景建模和Vega实时驱动的关键技术,并给出了虚拟校园三维场景建模和实时驱动的设计实现.     

VR环境下基于Leap Motion的三维模型空间位姿自适应调整方法

针对目前基于Leap Motion的人机交互研究中存在的虚拟手与三维模型相互干涉、三维模型与虚拟手空间位姿同步率低的问题,提出一种基于Leap Motion的三维模型空间位姿自适应调整方法.通过将物理交互方法与启发式交互方法相结合,实现基于虚拟手位姿信息的三维模型空间位姿自适应实时精确调整,使人机交互仿真过程更加逼真,提升用户的交互式体验感.借助HTC VIVE所搭建的沉浸式虚拟现实环境,验证了该方法的可行性.     

基于经验感知的自适应用户界面模型

针对传统自适应界面缺乏自主学习用户交互历史、难以根据用户经验有效预测用户意图的现状,基于认知心理学相关理论,该文提出了基于经验感知的自适应用户界面模型,从界面静态组成元素、动态交互行为和自适应策略三个方面建立了该模型的统一描述,然后研究了自适应界面模型的实现架构、关键技术和建模方法.最后开发了一个个性化的虚拟家居定制原型系统,并进行了实验评估.实验结果表明,该模型能够根据用户交互历史和上下文环境,准确预测用户意图,实时调整界面布局和交互行为以主动地适应用户.     

以多模型融合为特征的三维手势跟踪算法

三维手势跟踪是基于手势交互中的一个基础性研究课题,要实时、高精度地实现三维手势跟踪是一个具有挑战性的热点问题.为提高三维人手跟踪的精确度,提出一种基于多模型融合状态预测的粒子滤波跟踪算法.首先通过对基于数字手套的虚拟烤箱系统进行实验,结合人手的行为理解和描述建立了基于认知实验的人手运动状态预测模型;其次对人手跟踪过程中的数据建立人手运动模型,将Sigma点原理应用到人手模型数据上,得到基于局部分析预测模型;最后将这2个模型按照其与当前帧图像的相似度进行融合,得到粒子滤波过程中的状态预测模型.与退火算法相比较的实验结果表明,在运行时间基本相同的情况下,该算法通过改善粒子滤波过程中状态预测的精度提高了人手跟踪过程中的精度.     

虚拟拉伸实验的设计和实现

利用虚拟现实技术开发了虚拟拉伸实验,阐述了该虚拟实验的功能特点、结构模式以及设计原理,分析了其实现流程及方法,包括三维场景建模、虚拟场景动态生成以及交互式虚拟场景的开发。提出了利用可视化编程语言VB开发一个实现复杂交互动作功能的平台,该平台提供了友好界面,使用户能够直观地组成虚拟三维实验场景,利用键盘或鼠标来控制三维试验机在虚拟场景中运动,并根据用户的指令实现从静态界面对虚拟场景的调用及虚拟场景中试验仪器、工具及其事件的交互,从而控制虚拟模型的动作进行实验。     

基于VRML的遥操作机器人三维建模与交互

VRML是能在web网络上实现实时传输的三维虚拟建模技术。分析了机器人虚拟建模的方式及建模步骤。对VRML与外部环境交互的三种实现方式进行了分析比较。最后提出一种利用贴图实现的虚拟环境建模方法。仿真效果表明该建模方式能更加逼近真实环境。     

基于SolidWorks 的可视化定制研究

针对可视化定制系统中如何实时自动装配和交互浏览的问题,提出一种基于 SolidWorks 二次开发自动装配的方法。用户在网页上确定定制方案后,服务器端和与服务器有 固定联系的一台主机远程通讯,对SolidWorks 二次开发后的自动装配程序安装在此主机上,服 务器端远程启动主机上的自动装配程序,并接收装配完整的eDrawings 文件,将三维模型反馈 到网页上显示,用户可以在网页上实现虚拟交互浏览。该方法可以实现三维模型在多选择方案 下的实时自动组装和网页上的虚拟交互。     

基于虚拟现实的煤矿大型设备培训系统研究

针对煤矿设备操作培训中存在的不足,设计并实现了一种基于虚拟现实技术的煤矿大型设备虚拟培训系统,利用三维建模软件Maya对井下主要设备采煤机、液压支架、刮板输送机等生产机械设备进行三维模型的创建,结合虚拟现实制作软件Unity3D进行虚拟场景整合与交互设计,利用C#编程语言实现对煤矿大型设备运动仿真控制.通过接口电路实现用户与虚拟场景设备的真实交互.经测试表明,系统不仅实现了煤矿大型设备操作培训的功能,而且增加了系统的交互性,弥补了传统培训方式的不足,节约了培训成本,缩短了培训周期.     

基于P-Agent的虚拟维修样机交互特性建模方法

为了有效提高虚拟维修仿真中的虚拟维修样机部件的实时和自然的交互方式,根据虚拟维修仿真需求和交互支持,提出了基于P-Agent的虚拟维修样机交互特性建模方法.给出了P-Agent的定义与交互模型的定义,围绕虚拟维修中交互的实时性和自然性两大要素展开研究,对通信过程中的交互方式进行了设计,针对通信原语无法支持自然交互存在的不足,对通信原语进行了扩充,使其能够支持P-Agent之间更高层次、更复杂、更多交互协作的交互.仿真过程表明,应用改进的建模方法可以实现良好自然的交互,能够满足实时的虚拟维修仿真交互,具有通用性.