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《基于数据手套的虚拟手势交互系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2007年第10期仪表技术与InstrumentTechnique传感器andSensor2007No110基于数据手套的虚拟手势交互系统周晓晶,赵正旭,楼江(东南大学仪器科学与工程学院,江苏南京210096)摘要:人机交互是虚拟现实的关键技术,利用数据手套驱动虚拟手运动是一种自然、灵活和高效的交互方式。首先制作了虚拟手的3ds模型,然后基于VC++和OpenGL软件平台创建了虚拟环境及导入该模型,并由计算机接口输入数据手套的传感信号,并对该信号进行处理,获得驱动虚拟手运动的相关参数,最终实现虚拟手实时
2、地完成手势识别和物体抓取等动作。关键词:数据手套;传感器;虚拟手中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1002-1841(2007)10-0065-02InteractiveHandGesturingSystemBasedonDataGloveZHOUXiao2jing,ZHAOZheng2xu,LOUJiang(SchoolofInstrumentScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Hum
3、an2computerinteraction(HCI)isamainstreamVRtechnology.Tousedatagloveindrivingvirtualhand,itisanat2ural,flexibleandefficientHCIcontrolmode.Wefirstdevelopedavirtual2handgesturingmodelandbuildedaVRenvironment.Thenthe3dsmodelwasimportedonaVC++andOpenGLplatfor
4、m.Byprocessingthesensorsignals,handgesturescanbeidentifiedandhandactionlikeball2graspingcanbeachieved.Keywords:dataglove;sensor;virtualhand0引言随着虚拟现实技术的发展,虚拟手作为一种自然、高效的人机交互方式,被广泛地应用在虚拟装配、远程手术、机器人控制及手语识别等各个领域1-2。数据手套是一种虚拟现实系统的交互设备,通过数据手套上的传感器系统,可以将操作者的动作变成
5、传感信号输入到计算机,计算机读取并分析传感器的信号,以便控制虚拟手做出不同的手势或抓取、移动和释放物体,完成与虚拟环境的交互。基于数据手套的虚拟手交互系统框图如图1所示。指,每个手指又是由3个指节组成的。虚拟手运动时,手掌部分为父节点,即手掌的平移和旋转将带动5个手指共同运动;每个手指为一个子节点,它们的动作将不影响手掌的运动。图2利用3DSMAX软件建立的虚拟手模型112虚拟手的导入用3DSMAX软件建立的是虚拟手的静态模型,要想让虚拟手做出各种动作,必须将该3ds模型调入到虚拟环境中。为此利用VC+
6、+语言加上OpenGL图形接口软件来建立一个视口,然后读取虚拟手3ds文件中的数据,并将它绘制在窗口中。由图2可以看出,虚拟手的模型是由无数的三角形网格组成的,3ds文件的主要部分就是按照一定的拓扑关系储存三角形所有顶点的坐标,通过程序可以按一定顺序读出这些顶点的坐标,随后利用OpenGL开发接口,在显示窗口中重新绘制。这个过程中,可以确定每个手指的旋转中心(在每个指根中间)和整个手的旋转中心(在手掌下部的中间)和旋转坐标轴。图1基于数据手套的虚拟手交互系统框图1虚拟手的建模和导入111虚拟手的建模要完
7、成数据手套和虚拟环境的交互工作,首先要创建一个包括虚拟手在内的虚拟环境,为此利用3DSMAX软件建立一个虚拟手的模型。图2即是利用该软件建立的三维虚拟手模型,其中左上、右上和左下分别为顶视、主视和侧视图,右下为透视投影图。该虚拟手由16个部分组成,包括有1个手掌和5个手211数据手套的传感器系统采用的型号为5DTDataGlove5的右手数据手套,如图3所示。该数据手套配备有7个传感器,其中A-E为每个指头指根弯曲度传感器,F为倾斜角度传感器,G为旋转角度传感器。7个传感器通过扁平电缆线和交互盒相连,交
8、互盒通过RS-232接口连至计算机串行口,用于驱动虚拟手按照操作者的动作进行运动。据。213手指和整手控制的实现为了完成手指和整手的控制,首先通过软件对数据手套进行初始化,然后完成每个手指的传感器数据的读取,然后根据读取的数据,并参照数据手套标定的结果进行适当的缩放,得到对应的旋转角度值,最后驱动虚拟手相应的部分绕相应的轴进行旋转。214基于数据手套的手势识别手势的定义是基于传感器的预设响应值和阈值的比较而得到的。传感器的响应低于下阈值时将
