沉浸式虚拟现实中人机交互关键技术研究

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1、分类号TP391.9密级公开UDC004.9学位论文编号D-10617-308-(2016)-02082重庆邮电大学硕士学位论文沉浸式虚拟现实中中文题目人机交互关键技术研究英文题目Researchonhuman-computerinteractiontechnologyinimmersivevirtualreality学号S130201085姓名张少波学位类别工学硕士学科专业计算机科学与技术指导教师李红波正高工完成日期2016年4月10日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要虚拟现实(VirtualReality,VR)是计算机对三维环境的模拟，其目标是

2、获得强烈的置身于虚拟环境的感觉即沉浸感。这需要各种技术进行协作，其中重要的一项就是输入设备。目前，无接触的Kinect体感交互方案虽然已经有了广泛研究，但在以OculusRift虚拟现实眼镜为平台的研究方兴未艾。手势交互将主要的操作介质手带入了虚拟环境，凭借其自然、直接的特点成为VR输入的研究热点。本文在总结骨骼动画技术、基于视觉的手势识别研究现状的基础上，分析了沉浸式虚拟现实中交互方式存在的问题，对基于手势的沉浸式虚拟现实技术进行了重点研究，主要工作包括：第一，针对大部分手势识别方法无法适应实际应用条件下实时连续手势流的问题，提出一种高效且准确的

3、手势识别方法，即基于关节向量的朴素贝叶斯手势识别算法。该算法使用了骨骼信息和运动信息加关节向量的特征表示，并引入一种自适应朴素贝叶斯算法，使用较少的样本就可以完成训练。实验结果表明该算法具有较高的识别率和识别速度，可以有效适应连续数据流，对虚拟现实应用的兼容性好，显著增加了用户在虚拟场景中的沉浸感。第二，针对目前没有一个完善的手势交互视觉反馈方案，结合骨骼动画和碰撞检测技术，提出了一种三维用户界面(ThreeDimensionalUserInterface,3DUI)和交互方法。该方法通过3DUI元素对手势的反馈与虚拟环境发生交互，实验结果表明其设

4、计可以有效地通过手势的视觉反馈增进沉浸式体验。第三，通过集成以上所提的手势识别算法和3DUI技术，设计并实现了一个沉浸式虚拟现实系统。该系统包含了应用本文方法的示例情景。关键词：虚拟现实，人机交互，3DUI，手势识别I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractVirtualreality(VR)isacomputersimulationofthree-dimensionalenvironment,whichgoalistogetastrongimmersivefeelingofbeinginavirtualenvironment.Th

5、enitrequiresavarietyoftechnicalcollaboration,amongwhichinputdevicesareimportanttools.Currently,althoughno-touchinteractionhasbeenextensivelystudied,fewassociatedwithOculusRifthasbeenoccurred.Gestureinteractiontakesthehandsintothevirtualenvironment,andbecomesahottopicinputdevic

6、eofVRforitsnatureanddirectcharacteristics.Basedontheresearchsummaryofskeletalanimationtechnology,visual-basedgesturerecognition,andtheanalysisofexistingproblemsabouttheinteractivemodeinimmersivevirtualreality,themainworkofthisthesisarecarriedoutongesture-basedimmersivevirtualr

7、ealitytechnologygiveninthefollowing.Firstly,asmostofthetraditionalgesturerecognitionmethodcan’tadapttotheactualconditionsofreal-timecontinuousgesturedatastream,basedonjointvectorandnaiveBayesgesturerecognitionalgorithm,anefficientandaccurategesturerecognitionmethodisproposed.T

8、heproposedalgorithmworkontheskeletoninformationandjointmotion