基于双手交互的虚拟装配仿真技术研究.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchondoublehandsinteractiontechnologyinvirtualassemblysimulationByChaofengZhangSupervisor：Prof．TongdeTanComputerApplicationTechnologySchoolofInformationEngineeringMay2012原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行

2、研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：弘趑膨雾日期：泐年岁月刀日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者

3、其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：私囊运砌李日期：刃耖年岁月夕易日摘要虚拟装配作为虚拟现实技术在产品设计领域的一种典型应用，其应用价值已经引起了越来越广泛的重视。传统的虚拟装配系统由于多数采用鼠标和键盘作为交互设备，普遍存在交互的沉浸感和适应性不强等缺点。针对这个问题，本文以虚拟装配中的人机交互方式为研究重点，从行为学和认知心里学的角度出发，提出了基于双手交互的虚拟装配仿真系统的整体设计

4、思想，以双手交互来代替传统的鼠标交互，并且实现了一个光学头盔的虚拟装配仿真系统。在仿真系统中，用户可以利用虚拟手抓取零件，通过左右手的协作来完成装配过程。首先，本文对手势识别和手势跟踪技术进行总结，分析了多种手势识别方法的适用范围，详细叙述了基于Hu矩特征的手势识别方法，同时比较了多种跟踪方法的优缺点，针对CamShifi算法不能自动完成跟踪的缺点，提出了“将轮廓提取和运动跟踪相互印证“的解决方法，使得CamShifi算法由半自动跟踪变为全自动跟踪。其次，设计了双手交互的虚拟装配系统的整体架构和处理流程，提出了系统的两个核心数学模

5、型：坐标计算模型和肤色阈值高斯模型，并且详细分析了手势提取、手势识别和碰撞检测等阶段的处理流程。在手势识别阶段，选定欧氏距离作为手势之间的度量准则；在碰撞检测阶段，以轴向包围盒来建立系统的包围盒树，设计了整个系统的碰撞检测策略，同时对零件间的装配关系进行规划描述。最后，分析了双手交互的虚拟装配系统中关键部分的编码实现过程，结合光学头盔的具体装配过程和装配特点，实现了一个基于双手交互的虚拟装配仿真系统，验证了双手交互在虚拟装配中的可行性，同时分析了系统设计中存在的不足之处和以后可以改进的地方。关键词：虚拟装配手形提取手势识别Hu矩手

6、势跟踪碰撞检测AbstractAsatypicalapplicationofvirtualrealitytechnologyinthefieldofproductdesign,thevalueofvirtualassemblyhascausedmoreandmoreattention．Becauseoftheuseofmouseandkeyboardinteractiondevices，thebadimmersionandinteractionexistsinmanytraditionalvirtualassemblysystem

7、s．Tosolvethisproblem，thethesisfocusedonthehuman—computerinteractioninvirtualassembly,startingfrombehavioralandcognitivepsychologypointofview,proposedtheoveralldesignconceptofthevirtualassemblysimulationsystembasedondoublehandsinteractioninsteadofthetraditionalmouseint

8、eraction,andaccomplishedthevirtualassemblysimulationsystemforanopticalhelmet．Inthesimulationsystem,usersCanusethevirtualhand