虚拟手交互中约束类物体操作研究

虚拟手技术是虚拟现实技术中的一种交互方式，是指通过手势识别技术将人的真实手映射到虚拟环境中并与虚拟物体进行交互操作的人机交互方式。主要应用于虚拟训练、虚拟手术和虚拟装配等领域。对虚拟手交互的约束类对象进行了研究，提出了基于运动学的约束类物体操作方法，解决了阀门类有约束物体交互中虚拟手姿态不真实、操作不可控的问题。设计实验验证了基于运动学的方法能以符合实际操作的效果完成虚拟现实系统中的操作任务，可以应用到虚拟训练、虚拟装配等仿真平台。     

太空场景光照仿真方法研究

建立一个逼真的太空环境,在航天训练模拟器的设计中,存在对星空光照和大气散射特性逼真度差的问题.为解决上述问题,提出了一种太空场景的光照仿真方法.首先对太空场景中的有效光源进行建模,分析各光源的光照贡献情况.然后在光照模型基础上,对航天器处于地球本影区和伪本影区的情况分别进行计算,并考虑地球漫反射光对环境光的影响.最后结合太空光照环境特点和视觉系统生理特性,采用色调映射算法进行场景显示亮度优化.对比真实太空图像进行验证,表明改进方法可以有效提高太空场景仿真的逼真度,所采用的亮度调节方法也切实可行,不仅实现简单高效,而且计算灵活性好,很好地满足了仿真训练的真实感和实时性的指标要求.     

交会对接仿真电视图像TMO算法主观评价

通过对实时渲染仿真交会对接电视图像的主观评价,指出调和映射处理(TMO)算法的修正是提高仿真场景逼真度的方法.基于交会对接仿真电视图像TMO算法应用,分别针对S-curve算法、自适应对数算法和Reinhard算法设计了基于静态图像对比的亮度调和因子评价实验和基于动态场景对比的算法应用距离段评价实验,并对实验结果的均值、标准差以及HSD值进行了计算与分析;上述3种算法亮度调和因子分别为6.0,0.6和2.2,依次应用于远距离,中、近距离和靠拢距离时仿真电视图像有最佳评价和显示效果.实验结果表明,采用同种TMO算法处理的交会对接仿真图像动态场景真实感效果优于静态图像;在交会对接不同距离段内,仿真场景需要采用不同的TMO渲染方法.     

通用串行总线(USB)设备的驱动

从问题的由来、类驱动程序、通信协议、描述符、驱动开发等对USB的驱动进行分析和讨论，提出USB设备使用操作系统嵌入的通用类驱动程序成为趋势。     

交会对接航天员训练电视图像实时高动态范围渲染

应用基于人眼视觉系统的高动态范围实时渲染技术处理交会对接仿真场景,可以为航天员手控交会对接训练提供高逼真度的电视图像.文中结合交会对接电视图像的特点,分析了交会对接航天员训练电视图像高动态范围实时渲染的关键技术;根据两航天器相对距离,将交会对接过程分为远、中和近3个距离段,采用S-curve算法、自适应对数算法和Reinhard算法分别对每个距离段进行调和映射处理;改进了自适应对数算法和Reinhard算法,并基于GPU处理技术实现仿真电视图像的实时显示.实验结果表明,采用基于距离变化调整调和映射算法的方法处理交会对接仿真电视图像可以高逼真地模拟实录视频场景,为航天员手控交会对接训练提供了视景支持.     

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。     

遥操作视觉手势交互映射方法研究

视觉手势技术的发展，极大地促进了遥操作技术的发展。作为虚拟现实技术的交互手段，视觉手势技术一直追求沉浸感，与用户真实操作的体验保持一致。从交互效率的角度出发，探求不同映射方法对手势操作目标点击任务的影响，提出了基于速度和操作方向的自适应映射方法，并设计实验探究证明了这种映射方法相较传统的视觉手势固定映射方法，在任务完成速度方面实现了28.6%的提升；在不同方向点击任务操作稳定性方面实现了34.8%的提升。自适应映射方法明显提高了交互效率和操作的稳定性，可以应用于遥操作控制端的交互。