虚拟手操作技术研究及实现

人机交互是虚拟现实的关键技术之一,而虚拟手操作技术是人机交互技术的重要组成部分,是虚拟现实和运动学相结合的产物.在虚拟手操作技术中如何实现实时、准确的抓取一直是人们所关注的问题.首先研究了虚拟手在虚拟场景中的碰撞检测理论,并在此基础上制定了虚拟手对虚拟物体的稳定抓取规则,然后以Open Inventor为软件平台,采用数据手套和位置跟踪器作为主要的输入设备,实现了虚拟手对虚拟物体的抓取、移动、释放等一系列虚拟操作,实例证明了该技术具有很强的实用性.     

基于Open Inventor的虚拟驾驶仿真系统

基于虚拟现实技术,以3ds MAX为建模软件,Open Inventor为开发平台,通过面向对象的编程方法设计了虚拟驾驶仿真系统,介绍了三维模型的导入、层次细节技术、碰撞检测、运动相机的控制与渲染等关键技术.通过实验表明,本系统真实地模拟了汽车在驾驶过程中起步、换挡、加减速、转向、制动等行驶工况,并实时地通过碰撞检测算法来判断虚拟车辆模型与虚拟场景之间的碰撞.     

虚拟手模型及其抓取技术

在深入分析手的解剖结构和运动特点的基础上，采用层次结构建模方法，建立了虚拟手模型、然后针对已有的虚拟手抓取规则过于简化的特点，提出了一种新的虚拟手抓取规则．该规则能够使虚拟手正确地抓取虚拟环境中的物体．最后运用虚拟手模型和抓取规则实现了虚拟手对虚拟物体的抓取、移动和释放操作．     

基于虚拟手的人机交互关键技术

基于虚拟手的人机交互技术是虚拟现实中的研究热点。对其中的关键技术进行了研究,采用多边形网格建模方法,建立了虚拟手的逼真几何模型;基于Virtools平台开发了数据手套的数据采集模块,提出使用基于初始值的数据转换方法,解决了开始运动时的跳变问题,同时对手指的外展运动,使用约束值方法进行处理,提高了虚拟手与真实人手匹配一致性;最后,针对虚拟手与虚拟物体的操作交互,提出了一种基于有效阈值角度的抓取算法。通过Virtools平台进行验证,实验结果表明:虚拟手模型逼真度高,手型变化自然;同时实现了虚拟手对虚拟物体的操作交互,具有很强的实用性。     

一种基于非线性弹簧模型的虚拟手交互新方法

基于虚拟手的交互技术在人机交互和人机工程学测试等应用中发挥着重要的作用。为了实现直观自然、实时准确、接近真实世界中的虚拟手与虚拟物体的交互,并计算出反馈作用力,首先提出了用非线性弹簧模型计算抓取作用力,使虚拟手和虚拟环境之间实现了基于物理的交互;然后将计算结果以视觉渲染的形式反馈给用户,并对仿真的速率做了定量分析,以便使仿真速率可以达到屏幕刷新频率和力反馈刷新频率的要求。实验结果表明,虚拟手不仅可以直观自然地抓取3维虚拟物体,而且和3维物体之间能够进行实时交互,同时可计算出反馈作用力。     

Virtools在开发虚拟旅游区漫游系统中的应用

随着旅游业的不断发展,为使旅游者对旅游目的地可以事先进行网上游览,从而使得旅游区信息能被广泛传播和迅速获取,开发虚拟旅游区漫游系统就显得尤为重要.漫游系统采用3DS MAX对旅游区场景和游览角色的进行三维建模,在做好纹理、贴图及相关动作设置以后,利用Virtools进行系统的设计与开发,并采用碰撞侦测等技术来保证系统的...     

工程图学虚拟实验系统开发关键技术研究

针对工程图学虚拟实验的特点,确定了系统控制虚拟模型时的三个需求:获得模型的状态数据,读取模型的几何结构数据、程序动态生成模型.论文研究了Java程序控制VRML的方法,获取VRML模型数据的方法,生成虚拟模型的方法等几个实现模型控制中的关键技术.实验验证,这些关键技术满足系统控制虚拟模型的需求,为解决虚拟实验系统开发中...     

虚拟物体间碰撞检测系统的设计

X3D是开放式的基于WEB的虚拟现实3D标准,是XML和VRML集成应用技术。首先介绍了X3D的碰撞检测的模型;其次描述了碰撞检测算法;通过X3D规范中提供的可扩展的插件机制,提出了一种用于X3D的碰撞检测系统的结构,通过测试该系统,它能够在具有大量的运动物体的环境中进行较为准确的碰撞检测,实时性和健壮性也基本上达到应用的要求。     

基于VRML的三维虚拟校园漫游系统的研究

利用VRML(Virtual Reality Modeling Language)的虚拟建模语言的开发技术,提出解决三维虚拟校园场景实体建模方法,确定基于VRML感知器和Cortona VRML Client浏览器对场景中对象行为的控制,并对三维建模、纹理映射、碰撞检测、VRML场景优化技术等问题进行了探.     

基于虚拟现实的网络化上肢康复训练系统

针对中风病人和上肢受伤病人在传统的基于康复器械的训练中,人机之间缺乏良好的互动性以及训练模式内容枯燥乏味的缺点,本文使用Windows GDI和OpenGL在VC++6.0开发环境下开发了一种新颖的基于虚拟现实和计算机网络的上肢辅助康复训练系统。该系统配合康复训练的主动模式和阻抗模式,可以与病人进行具有趣味性和良好交互性的康复训练过程。实验结果表明系统能够辅助医生对病人进行康复训练医疗,并且能够极大的提高病人进行康复训练的积极性。     

虚拟现实手部康复训练系统的设计与实现

将虚拟现实技术应用到康复医学领域,可有效克服传统康复训练方法的局限性,实现安全、舒适和主动的康复训 练。本文设计并实现了一套虚拟现实手部康复训练系统,系统由交互设备、人机交互软件和虚拟环境三部分组成。交互 设备采用 5DT 公司生产的 5DT Data Glove 14 Ultra 数据手套,而人机交互软件运用 Visual Studio 2012 作为开发工具,基于 MFC 编写,实现了用户管理、数据采集、手势信号分类、实时手势识别测试等功能。构建的虚拟场景使用 Flash 游戏, 通过 MFC 和 Flash 游戏之间通讯使用者能使用手势信号实现游戏操控。本文的实验结果表明：虚拟现实手部康复训练系 统能够指导使用者进行有效的手部康复训练,Flash 康复训练游戏能有效提高使用者进行康复训练的积极性和主动性。     

带有振动触觉反馈的上肢康复系统

康复机器人在脑卒中患者的术后恢复治疗中起着重要作用。为了提高患者在康复训练过程中的主动性和专注度,提出了一种带有振动反馈的上肢康复训练系统。该系统利用多传感器获取人的上肢位姿信息,实现与虚拟场景的实时交互,并通过实时多层级振动反馈引导人的康复动作。通过心理物理学实验评估受试者对不同振动强度的感受,得出了人体感受区分明显的3个振动强度等级。构建了视触觉有效性实验,受试者需要在虚拟场景中完成特定的康复动作,实验结果表明,相较于无触觉反馈,受试者在振动触觉反馈的作用下可以更稳定高效地完成康复任务。     

基于Snake模型的碰撞检测算法研究*

针对现有的碰撞检测算法难以解决物体形变的问题,提出了一种面向可变形物体的碰撞检测方法。该算法在AABB碰撞检测方法的基础上将Snake模型的能量函数引入到包围盒的更新过程中。实验证明该算法不仅适用于刚体间的碰撞检测,还适用于非刚体对象,计算简单、速度快且精确度高。     

基于虚拟现实技术的电力安监仿真培训系统

电力安监培训是提高操作人员素质,保证电力系统安全、有效运行的重要手段之一,将虚拟现实技术引入其中,不但能节省教师人力资源和硬件设备资源而且增强了培训效果。本文介绍了基于虚拟现实技术开发的电力安监仿真培训系统中的三维建模、碰撞检测和交互行为控制等关键技术,并详细叙述了系统的架构和各模块的功能。系统的开发应用为电力作业人员的培训带来方便,有效提高了电力安全作业水平。     

复杂工况下采运装备虚拟运行关键技术研究

当前综采工作面采运装备虚拟仿真技术都是建立在水平理想底板上,不能真实模 拟采运装备在底板不平整的复杂工况条件下的运行状态。针对这一问题,在虚拟现实引擎 Unity3D 中,对采煤机与刮板输送机在复杂工况下虚拟运行的关键技术进行研究。通过建立采 运装备的虚拟现实场景,结合采煤机在刮板输送机上的虚拟定位定姿方法,重点对刮板输送 机的虚拟弯曲、采煤机支撑滑靴销轴的坐标解析与采煤机虚拟运行等关键技术进行研究。开 发原型系统并进行实验验证,实验结果表明,虚拟刮板输送机的形态与实际布置形态的误差 小于 15 mm,采煤机机身倾角误差小于 2°,满足实际工作要求的精度。该系统可以真实再现复 杂工况下采煤机与刮板输送机的动态配套关系与运行状态,为综采工作面远程监测系统的建立 奠定基础。     

基于OSG的虚拟场景中包围盒碰撞检测的研究

碰撞检测是虚拟场景的核心技术,其效果的好坏直接影响整个虚拟场景的真实感。基于OSG（OpenSceneGraph）三维场景渲染引擎和Multigen Creator三维可视化仿真建模软件,采用包围盒碰撞检测算法,实现了多个静态物体与动态物体的碰撞检测,通过使用射线检测算法可以很好地解决静态物体与地面以及动态物体与地面的碰撞检测。为了满足实时性的要求,提出了多个静态物体与动态物体的碰撞检测优化算法的数学模型。结果表明,算法具有很好的有效性和快速性,能够满足要求。     

基于运动想象脑电的上肢康复机器人

针对脑中风偏瘫患者的康复训练,设计了一种基于运动想象脑电的上肢康复机器人系统.首先,利用肢体运动3维动画刺激患者进行运动想象并通过USB脑电放大器采集运动想象脑电信号:然后,采用小波包算法进行特征向量的提取,并通过基于马氏距离的线性判别分类器分类;最后,PC利用虚拟现实技术进行视觉反馈,同时控制康复机器人.该系统使用患...     

基于Web的虚拟校园的构建及漫游系统的实现

虚拟现实技术是当今计算机科学研究的一个热点,将虚拟现实技术引入数字校园的研究中,为校园的规划和设计提供了一种全新的手段。该文介绍了一种基于3D和Webmax技术的虚拟环境的开发方法,即:用3DMAX构建三维模型、制作三维动画;用Webmax进行交互控制。并结合实际开发经验,对虚拟环境下3D建模、交互式漫游、碰撞检测、音效等技术进行了探讨。     

肌力康复训练系统的研制

在康复治疗过程中,肌力训练是一种常用技术。但训练动作的反复和传统康复训练器械的设计,训练者往往感到枯燥乏味,且传统康复仪器对训练内容和效果无法进行量化分析。通过添加角度传感器、位移传感器和力传感器,实时测量训练过程中的伸展力、伸展距离、伸展角度等训练信息,并将训练结果保存至RFID卡,然后上传到上位机软件,记录训练者每次的训练信息,有助于训练者后续的康复评估。