工业设计之kinect交互技开发研究

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1、工业设计之Kinect交互技开发研究.第1章绪论1.1研究背景及意义现如今计算机技术越来越成熟，市场对产品的人性化要求也越来越高，产品的设计与开发过程中，计算机辅助技术的地位变的越来越重要。而本文中所说的人性化是指在产品设计中需要充分考虑使用者的生理及心理的需求，使产品与人的身心达到最佳匹配，从而让使用者感到最大程度的满足想要达到人性化设计的目的，人的因素就必须贯彻产品设计开发的全生命周期之中[4]。计算机辅助人机工程设计CAED(puteraidedergonomicsdesign)也就因此应运而生，目的就是保证人的因素能体现在产品设计开发的全生命周期之中，尽

2、早尽可能全面地考虑人的因素，实现人机工程学学科与其他学科的集成协作，在最短时间内、最低成本消耗等的情况下，进行高品质、高水平的产品设计[6]。本论文提出的基于Kinect创新交互技术的计算机辅助人机工程设计，使人机工程这项专门技术在计算机技术的辅助下更好地为产品设计服务。传统的工业产品设计主要是以实现功能为目的，在产品设计阶段不充分注意操的生理、心理特性，忽视人的因素，即使设计的产品本身具有很好的实际功能，投入使用后也不可能得到充分发挥，甚至可能导致事故的发生[7]。1.2国内外研究现状Kinect设计之初只是作为XBOX360的体感周边设备，只是针对游戏领域而

3、开发的，但是在2011年，KinectforOS红外线摄像头，由它们一起构成3D深度传感器，从而来捕捉和侦测玩家的动作和通过人脸识别以及身体特征来辨识玩家的身份。Kinect的底座配有一个可垂直转动正负28度的马达，可以配合RGB摄像头的追焦技术使马达随着对焦物体的移动而转动。除此之外，它还包括了4个麦克风阵列用来进行语咅输入和语音识别。由于是采用的是数组式的麦克风，这样可以实现多组麦克风同时接收声音，从而进行对比去除杂音，提供降噪声功能。Kinect的适配器由电源和USB数据输入输出端口组成，USB数据端口可以与电脑主机相连来进行数据传输，电源端的工作电压为1

4、2V，工作电流为1.08A，由其自动变压，极为方便。Kinect的主要规格参数如表。2.2Kinect工作原理可以说Kinect是交互技术发展的一个重大跨越，它使人机交互的理念更为突出的表现出来了，区别于同类产品中如任天堂公司的eSense,因为正是PrimeSense公司向微软提供了其三维测量技术[23],并应用到Kinect当中。09年微软收购了3DV公司，让很多人以为微软会使用源自3DV公司的ToF(timeofflight)摄像头，但是由于其感光芯片的高技术和高成木，使得难以让其投入到像游戏机这样的消费电子产品当中去。而PrimeSense公司使用的是一

5、种光编码（lightcoding)技术，它使用的是连续的照明而非脉冲，只需要普通的CMOS感光芯片，让其成本大大下降。光编码技术即是用光源给测量的空间编码[24]，与传统的结构光方法区别的是，它把光源打到具有三维纵深的空间编码上，而非周期性变化的二维图像编码上。而这种光源叫做激光散斑（laserspeckle)，是激光照射到粗找物体或毛玻璃后形成的随机衍射光斑点，它具有高度的随机性，会根据剧烈的变化而变换，在空间中打上这样的结构光后，在整个被照射空间区域就会被做上标记，一旦有物体放入到被标记的空间当中，那么物体上面就能看到斑点图案了，这样我们就能知道物体在空间的

6、什么位置了。3.Kinect交互技术在工业设计的系统开发..........153.1Kinect在工业设计的系统开发方案........153.2Kinect数据采集........163.2.1Kinect彩色数据采集........173.2.2深度数据采集........173.2.3Kinect骨骼数据采集........183.3数据处理........193.3.1深度图像值化处理........193.3.2骨骼关节点的平滑处理........203.4Kinect数据合并........223.4.1深度图像空间坐标........233.4.

7、2骨骼空间坐标........233.4.3坐标转换........243.5系统评价........253.5.1实吋运动模型可视化........263.5.2主要运动点和关联暈的可视化统计分析........263.6本章小结........264.系统开发及应用........284.1问题背景描述........284.2系统功能描述........294.3实验平台搭建........294.4系统实现技术........304.5本章小结........40第5章总结与展望........425.1论文总结........425.2未来展望....

8、....43第4章系统开