整合概念设计与详细设计过程的笔式CAD系统研究

目前存在的CAD系统由于交互方式不自然,交互效率低,缺乏对概念设计中模糊信息的支持,中断了设计信息流,导致概念设计与后续设计过程断裂,增加了设计周期和工作量。针对当前CAD系统的不足,提出对于支持概念设计的笔式CAD系统的研究,并探讨实现这样一个系统的问题及解决。其目的在于通过高效地使用当前的手势识别和草图识别技术,支持用户从开始的模糊意图所产生的随手笔画,到最后进行精确定位和绘制,使概念设计与详细设计过程整合,减少工作量和缩短设计周期。     

基于ROI分割和相干映射的裸手字母手势识别

提出了实时条件下裸手单目的手部定位和跟踪算法。结合改进的差分法提出了实用的手部约束条件，从每帧图像中提取手部图像，确定感兴趣区域（ROI，region of interesting），得到较为满意的手部分割结果，再对手部图像特征进行深入分析和提取，利用改进的相干映射算法（VCM，vector coherence mapping）进行跟踪，针对手的运动增加了约束，保证了顽健性。在这个基础上，提出了时间相关的运动预测模型，满足了实时性的要求，保证前后分析结果的一致性。实验结果证明，在不同光照和复杂背景下系统有最高达99％的识别率，与已有的系统相比，性能显著提高。     

概念图形草绘设计技术研究

针对概念草图的输入输出问题,采用了基于草绘输入的交互式图形设计方法,实现了单笔划草绘轨迹主动分段识别与规整方法;运用了基于笔式手势的草图编辑方法,并将概念草图以DXF的格式输出,实现与现有CAD系统之间的集成.根据手势设计原则以及草图编辑的需要,定义并实现了选择、删除、移动等10种手势,同时采用感知器线性分类方法对手势进行识别.实例表明:手势编辑模式能够改善传统编辑方式在自然性与智能性方面的不足.     

基于OpenGL的三维虚拟人手语动画的研究与实现

研究了一种基于OpenGL实现三维虚拟人手语动画的方法.首先构造了三维虚拟人的最小骨骼模型;其次研究分析了手部的关键动作,提出了手部动厕的关键帧手势;又考虑到手部的运动干涉和运动约束,给出了手语动画中的不可能手势,接着基于关键帧手势以及不可能的手势,利用手部各关节之间的联动关系,给出了手部各节点位置的计算方法;最后基于OpenGL实现了三维虚拟人的手语动画.实验结果表明,基于关键帧手势以及不可能的手势的三维虚拟人的手语动画方法不仅解决了真实人手部动作的复杂性问题,又没有裁剪必要的手部动作,获得了理想的手语动画效果.     

基于凸型模板的目标形态图像识别算法

针对视频图像中目标形态的检测识别问题,提出了一种基于凸型模板修正算法对条形目标的检测、识别和定位技术。通过分析凸型模板识别条形目标的基本原理,提出引入倾斜角度因子的凸型模板改进算法,提高了条形目标识别的准确度,并以单人个体作为研究对象进行实验,结果表明这种方法运算复杂度低,对条形目标的识别率高,跟踪特性良好。     

Seeing and Being Seen: The Effects on Gesture Production

Speakers are argued to adapt their language production to their addressee's needs. For instance, speakers produce fewer and smaller hand gestures when interlocutors cannot see each other. Yet is this because speakers know their addressee cannot see them, or because they themselves do not see their addressee? By means of computer‐mediated communication we manipulated these factors independently. We found that speakers took into account what their addressee saw. They produced more and larger gestures when they knew the addressee could see them. Seeing the addressee increased gesture production only if speakers could readily interpret the addressee's eye gaze, which is not usually the case in mediated interaction. Adding this affordance resulted in gesturing being similar in mediated and unmediated communication.     

一种基于平面约束的偏瘫恢复运动评价方法

偏瘫是一种常见的脑卒中后遗症,偏瘫患者在患有肢体运动障碍的同时,常常伴有轻微的感觉、语言、认知等方面的障碍。提出一种基于惯性传感器的偏瘫患者运动恢复过程的跟踪与评价的新方法,主要应用于痉挛减轻阶段偏瘫患者的自主恢复过程的姿态跟踪及运动能力的评定。该方法融合了惯性传感器信号和偏瘫上肢恢复动作的生物力学约束,根据运动过程中前一时刻前臂和后臂的运动姿态,构建约束平面,对加速度信息进行约束。基于该方法,通过对偏瘫病人上肢的运动恢复过程的跟踪,测量人体上肢不同部位(前臂、后臂)的动作完成的完整程度。实验表明,该方法有效地降低了传感器噪声所引起的漂移,有效地提高了角度测量的准确度和稳定性。     

基于手势的自然用户界面(NUI)在会议中的应用

自然用户界面NUI的清晰、简洁、智能化的方式让用户体验更加直观,更为人性化。基于自然用户界面的应用设备层出不穷,手势识别这种操作技术占据了重要的位置。随着虚拟现实技术快速发展,人们的办公方式也发生了很大的变化。在幻灯片演示方面,传统的方式显得呆板,不能让人们自由使用动作。因此,文中提出一种使用手势来代替鼠标输入的方法,使用Leap Motion控制器。经过试验,计算机的反应速度快,并能准确地辨别出有效手势,能够对幻灯片进行操作。     

Dance performance evaluation using hidden Markov models

We present in this paper a hidden Markov model‐based system for real‐time gesture recognition and performance evaluation. The system decodes performed gestures and outputs at the end of a recognized gesture, a likelihood value that is transformed into a score. This score is used to evaluate a performance comparing to a reference one. For the learning procedure, a set of relational features has been extracted from high‐precision motion capture system and used to train hidden Markov models. At runtime, a low‐cost sensor (Microsoft Kinect) is used to capture a learner's movements. An intermediate step of model adaptation was hence requested to allow recognizing gestures captured by this low‐cost sensor. We present one application of this gesture evaluation system in the context of traditional dance basics learning. The estimation of the log‐likelihood allows giving a feedback to the learner as a score related to his performance. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于电活性聚合物薄膜柔性器件的触觉传感特性

针对电活性聚合物(EAP)薄膜制造柔性智能器件的发展要求,分析了电活性聚合物薄膜的正/逆力-电特性及发电机理,采用静电诱导自组装技术在电活性聚合物表面制备了碳纳米管薄膜电极,然后构建了柔性传感器件。实验研究了EAP柔性器件的手指关节弯曲姿态及脚踏运动触觉的传感特性。扫描电子显微(SEM)形貌观察表明:碳纳米管薄膜呈网状结构且质地致密均匀。基于EAP柔性器件的手指弯曲姿态实验结果表明:在手指弯曲度为15~90°时,输出电压峰值为1.2~3.7V,展示了输出电压峰值与手指弯曲度之间的高线性度,线性相关系数为0.9951。此外,采用EAP薄膜器件对踏步触觉进行了实验测试,其输出电压峰值在1V左右,而且具有响应快、可重复性好等优势。本文的研究为电活性聚合物薄膜型电子皮肤及触觉传感器的发展提供了理论基础和实验依据。