基于虚拟现实心理治疗系统的研究和设计

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要虚拟现实是一种先进的计算机用户接口，是人们对实现人机交互的不断需求的产物。虚拟现实技术是计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等先进技术的交叉与综合。虚拟现实的应用能极大地减轻用户负担，提高工作效率。深入研究虚拟现实技术及其应用对人机互动的发展有着重要的社会价值和意义。论文对虚拟现实的基本技术要素及其特点进行研究，总结概括了虚拟现实技术在心理治疗上的应用。结合当前虚拟现实的发展现状，分析了虚拟现实技术应用于心理治疗的需求和可行性。并且以此为理论基础，结合实时图像处理技术，在MFC环境下设计并实现了一个基于虚拟现实的心理治疗辅助系统：通过人

2、体图像采集处理，结合震动传感器互动设计和环境音效，将人置于虚拟环境中辅助心理治疗。系统以视频图像处理为主，采用流水线处理结构确保视频处理和显示的实时性。虚拟视频合成由视频采集入手，利用VFW通过摄像头采集实时人体目标视频图像，对视频图像进行逐帧处理。用帧差法对彩色图像帧直接进行二值化，以二值图像参数为依据提取图像特征参数，结合人体特性，提取图像区域特征并对人像加以识别，确定前景人体目标和背景，同时通过像素变化识别人体运动。利用数学形态学对二值图像进行边缘修正。以二值图像作为判断依据进行虚拟背景合成，将二值图像标记的人体区域用原始彩色图像替换虚拟背景中的对应像素点，并将合成的彩色图像

3、进行中值滤波，减少合成的层次感，使图像显示输出平滑自然。震动效果器设计利用5l单片机接收串口数据，通过基于PT2262／2272的无线传输模块传输信号，由译码芯片控制震动电机产生震动，增强了真实感。，实验结果表明，该系统采用的流水线结构，以及提取图像二值特征代替复杂彩色图像信息等手段有效地提高了系统的实时性，对图像的进一步处理也加强了合成后图像的真实感。配合图像识别和震动效果器设计，做到图像处理快速稳定、整体互动感强，满足虚拟现实心理治疗的效果要求。关键词：虚拟现实；图像处理；实时性；流水线结构；震动效果器ResearchandDesignofPsychotherapySystem

4、BasedonVirtualRealityAbstractVirtualReality(VR)isanadvancedcomputeruserinterface．VirtualRealityTechnology(VRT)includescomputergraphics，human—computerinteraction，sensortechnology，artificialintelligenttechnologyandotheradvancedtechnologies．Itsapplicationcarl蓼eatlyreducepeople’Sburdenandimprovewo

5、rkefficiency．ItVRTanditsapplications．isimportanttomakeanin-depthstudyofThedefinitionandcharacteristicsofVRarediscussedinthispaper。followingitsapplicationsinpsychotherapyespecially．ItalsoanalyzestheneedandfeasibilityofVRinpsychotherapy．ThenapsychotherapyassistantsystembasedonVRisdesignedunderMF

6、C．‘I．hesystemusesreal—timeimageprocessingtechnologyandvibrationdevicetocreatealeelingofImmersioninavirtualenvironment．ItCanextracthumanbodiesfromrealworldandputintothevirtualenvironmentreal—timely。Theprocessofimageprocessingisdesignedwithpipelinestructure，whichensuresthevideoprocessingreal．tim

7、e，Themainprocessstartswithreal．timehumanbodyvideoacquisitionusingVFW．Theimageprocessingunitprocessesthevideostreamflame—by-frame．ItturnsthecurrentframetobinaryimagebyFramesDifference，extractsparametersaccordingtopixels’informationandthe