基于数据手套的虚拟手显示

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1、朱杰等
基于数据手套的虚拟手显示基于数据手套的虚拟手显示朱杰夏青.信息工程大学测绘学院,,!!#,∃%&∋()∗一)。一,−)%/0郑州∀勾+,摘要
本文基于12)345构建了符合人体运动规律的虚拟手的显示模型通过三维图形学技术和骨骼蒙皮技术解决了皮肤表面变形问题,利用数据手套获取手各关节运动数据,根据关节运动限制对所获取数据进行处理,实现了虚拟现实系统中基于虚拟手的人机交互性。关锐
词虚拟现实几何变换骨骼蒙皮数据手套67)8(∃9&:;%<=(∗>?:&4&%≅)Α:∃)∋%38:>:4&%≅),ΒΧΔΕ()ΦΓΗΙ(3Γ3∃>(>

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4、识表达的主要#.Ο手指关节的层次描述。,,媒介人与计算机进行交互的传统接口设备无非就手指一般为三个指节构成即有三个关节如、,、、、是键盘鼠标等只能限制手在桌面上或一个小区域图Ο所示ΗΩΞ三处分别为指根处关节指,。内进行简单运动控制的设备然而作为表达意识的中关节和指上关节,,主体手的自然运动被牺牲了并没有让人脑更根据骨骼的逻辑结构在空间坐标系中描述它—,。
好的解放出来妨碍了人们对系统控制意识表达的们的位置关系和各自的姿态如图所示全面性与灵活性。,虚拟现实技术≅讯?:&ς):&(>;0的出现实现了,人和数字化世界之间的交互人的大脑作用充

5、分得,。到发挥主体地位得到体现数据手套作为一种重口,要的人机交互接广泛地应用于虚拟现实的研究,领域中利用数据手套可以跟踪操作者灵活多变的,手势及空间方位使操作者自然而然地将自己的意。,识传送至计算机这种虚拟现实技术带来了人机交图中骨骼ΗΩ与骨骼ΩΞ互为父子关系图Ο、、,左所示的ΩΞΤΟ右互的新概念新内容新方式和新方法使人机交是骨骼自身的旋转图所示的是、,、。。互的内容更加丰富形象方式更加自然和谐骨骼ΗΩ的旋转,,,,。第一作者简介
朱杰ΟΨΖ−一男信息工程大学测绘学院硕士研究生主要研究方向为虚拟现实人机交互第十四届全国图象图形学学术会

6、议,。图&左所示的情,况较容易实现根据点绕任意算所以新算法的整体速度有所提高,轴旋转的原理只需记录子骨胳的三个旋转角度即#.#骨骼的绘制、,。
[可绕[轴的旋转角∗%>绕∴轴的旋转角∗%>.;在骨骼绘制之前需要对骨骼进行初始化初。、、和绕Β轴的旋转角∗%>Μ然后对代表骨头的相应关始化工作包括各个骨头的长度旋转角度平移。、。键点的坐标左乘相应的矩阵就可以了量以及层次结构的初始化也就是要根据人体骨图Ο右所示的情况涉及到父子逻辑关系的表骼的生。这里要注意的理结构赋予每根骨头以初值,,示因而不能简单直接与旋转矩阵相乘需要分清是赋好初值的骨骼模型

7、的姿态应该与蒙皮的初始状。,,。层次关系其中当父骨骼ΗΩ的末端从Ω运动到态恰好吻合否则无法完成下一步的变形’,,Ω,在12)345中进行骨骼绘制是根据以点连接这和图左介绍的情况是一样的可以直接使。’,用矩阵相乘但是子骨胳的末端从Ξ运动到Ξ它成直棒形状作为骨骼模型对骨骼进行操作即通过。,是由两根骨骼的旋转产生的组合效果我们可以把对点进行操作完成的因而控制骨骼运动只需控制。
ΩΞ它看作两次旋转的叠加第一次是骨骼自身的点运动即可,ΗΩΩΞ旋转第二次是骨骼旋转带动骨骼的旋。,−蒙皮动画模型建立转因此第一次旋转过程由于是骨骼ΩΞ自身的,,旋转应用

8、点绕任意轴旋转的方法Ξ点坐标和旋,,建立骨骼模型后就要建立蒙皮动画模型根ΤΞ点Ω转矩阵相乘第二次旋转的实质是绕点旋转,,,据前面自由矩阵变换得到骨骼的变换矩阵进行对的同时Ω点绕Η点旋转需乘上Ω点绕Η点旋转。