【摘要】：懸浮顯示是一種新的無(wú)介質(zhì)空氣成像三維顯示技術(shù),這種新的顯示方式效果十分震撼,擁有廣泛的應(yīng)用前景,然而傳統(tǒng)的人機(jī)交互方案已經(jīng)不在適用于這種新的顯示技術(shù)。針對(duì)這一現(xiàn)狀,本論文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種用于懸浮顯示的手勢(shì)交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠識(shí)別用戶的手勢(shì),并通過(guò)手勢(shì)進(jìn)行交互,為懸浮顯示提供了一種自然、友好的人機(jī)交互方案。論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1)利用Leap Motion控制器實(shí)現(xiàn)了三維自由手勢(shì)識(shí)別,分析了自由手勢(shì)交互和手勢(shì)分類等問(wèn)題,對(duì)常用交互手勢(shì)做出了定義,并且可以通過(guò)接口擴(kuò)展新的手勢(shì)。2)建立了Leap Motion交互空間和懸浮顯示空間的映射關(guān)系,并且可以通過(guò)配置參數(shù)來(lái)適應(yīng)各種懸浮設(shè)備。3)為懸浮顯示實(shí)現(xiàn)了手勢(shì)交互系統(tǒng),該系統(tǒng)提供了一種自然的人機(jī)交互方式,實(shí)現(xiàn)了6 DOF三維自由手勢(shì)交互和GUI手勢(shì)交互。使用者可以利用熟悉的手勢(shì)進(jìn)行人機(jī)交互,而不必操作任何手持設(shè)備,提高了交互體驗(yàn)。4)在Unity3D平臺(tái)中為手勢(shì)交互實(shí)現(xiàn)了事件系統(tǒng),使得手勢(shì)交互系統(tǒng)可以兼容Unity3D的UGUI,讓基于手勢(shì)交互的應(yīng)用開發(fā)變得更加方便和簡(jiǎn)單。本論文的研究成果為懸浮顯示的人機(jī)交互提供了解決方案,解決了懸浮顯示的人機(jī)交互難題,具有實(shí)際工程意義。文中對(duì)自由手勢(shì)識(shí)別的研究為自然人機(jī)交互提供了理論依據(jù),豐富了自然人機(jī)交互的研究成果。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP212.9;TN27
【圖文】：

行人機(jī)交互的新方案，文獻(xiàn)｜１Ｇ］則將數(shù)據(jù)手套應(yīng)用到了三維虛擬環(huán)境交互當(dāng)中。逡逑基于生物傳感器的手勢(shì)識(shí)別設(shè)備通過(guò)ｓＥＭＧ邋（表面肌電信號(hào)）ｌｎ，１２Ｉ原理來(lái)實(shí)逡逑現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別。如圖１－１所示，當(dāng)人的手指運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)牽動(dòng)小臂肌肉的收縮與舒張，逡逑從而導(dǎo)致小臂肌肉的肌電變化，通過(guò)生物傳感器捕捉這一肌電信號(hào)的變化就可以逡逑計(jì)算出手的狀態(tài)和手指的運(yùn)動(dòng)過(guò)程［｜３，１４］。２０１３年Ｔｈａｌｍｉｃ實(shí)驗(yàn)室發(fā)明Ｍｙｏ［１５’１６］逡逑臂環(huán)，內(nèi)置肌肉運(yùn)動(dòng)傳感器，可以檢測(cè)小臂表面肌電信號(hào)并轉(zhuǎn)換成其他電子設(shè)備逡逑可以識(shí)別的信號(hào)，并通過(guò)藍(lán)牙傳輸，在無(wú)人機(jī)控制和醫(yī)療等方面取得了廣泛應(yīng)用。逡逑國(guó)內(nèi)的比奇創(chuàng)新最新發(fā)布的ＤＴｉｎｇ臂環(huán)通過(guò)八通道電極片采集手臂肌電信號(hào)來(lái)逡逑識(shí)別手指和手腕的狀態(tài)，同時(shí)增加了陀螺儀采集手勢(shì)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并通過(guò)藍(lán)牙將逡逑結(jié)果發(fā)送給其他設(shè)備。廣泛應(yīng)用于ＶＲ，機(jī)器人控制，桌面手勢(shì)操控，智能電視逡逑等領(lǐng)域。基于ｓＥＭＧ的手勢(shì)識(shí)別的一項(xiàng)非常重要的應(yīng)用是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，利用表面逡逑肌電信號(hào)實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別

逆反射懸浮成像的原理是利川逆反射屏進(jìn)行懸浮成像。逆反射屏足－種特殊逡逑的反射平面，根據(jù)光線反射定理，在光滑平而上光線的入射方向和反射方向是對(duì)逡逑稱的。而逆反射屏可以將光線沿著入射方向進(jìn)行反射，如圖２－１邋（ａ）所示，因此逡逑得名逆反射屏。利用逆反射訴和中．向投射屏，可以將顯示器的圖像投影到空氣屮，逡逑使觀看者產(chǎn)生圖像懸浮于空中的感覺，逆反射成像原理如圖２－１邋（ｂ）所示。逡逑單向投射屏逡逑＼邐／邋ｙ邐漂浮閣像＾逡逑＼邐／邐＂＼邐邐邐７＾４＝逆反射屏逡逑反射屏邐逆反射屏邐－．．．．．Ｉ－１逡逑品示屏逡逑（ａ）逆反射屏邐（ｂ）逆反射懸浮成像逡逑圖２－丨逆反射懸浮成俅原理逡逑基于逆反射原理的懸浮顯示有兩個(gè)不足之處：一是懸浮圖像的大小和位置會(huì)逡逑隨著觀看者距離屏幕的遠(yuǎn)近和觀看角度而發(fā)生變化，站在最佳觀察距離范圍內(nèi)才逡逑能獲得最好的觀看體驗(yàn)；二是逆反射結(jié)構(gòu)并不像理想中那樣完全逆向的反射光線，逡逑事實(shí)上現(xiàn)實(shí)中的逆反射結(jié)構(gòu)往往都會(huì)產(chǎn)生雜散光，雜散光越強(qiáng)烈，對(duì)懸浮圖像清逡逑７逡逑

中一個(gè)點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)連續(xù)反射和折射后在空間中的另一點(diǎn)重新匯聚成該點(diǎn)，逡逑從而在空間中的另一個(gè)地方重現(xiàn)原來(lái)的圖像，實(shí)現(xiàn)懸浮成像，光線積分成像原理逡逑如圖２－２所示。逡逑懸浮影像邐；逡逑圖２－２光線積分成像原理逡逑懸浮顯示器一般由顯示屏、光學(xué)元件、玻璃蓋板、機(jī)柜等組成，為了減少環(huán)逡逑境光線干擾，提高清晰度，玻璃蓋板一般選用深色玻璃，機(jī)柜也做了密封處理，逡逑機(jī)柜的材質(zhì)為亞克力板，在屏幕前方留有Ｌｅａｐ邋Ｍｏｔｉｏｎ的安裝孔位。相比于普通逡逑的二維顯示，懸浮顯示技術(shù)能夠在空氣中成像，視覺效果十分震撼。與光場(chǎng)成像逡逑三維顯示技術(shù)相比，懸浮成像不會(huì)損失圖像分辨率。其他三維顯示技術(shù)如旋轉(zhuǎn)三逡逑維成像或全息金字塔等，用戶都不能觸摸到圖像，而在懸浮顯示成像中，用戶可逡逑以親手觸摸到圖像，非常安全。相比于ＶＲ，懸浮顯示成像是真實(shí)的，而且用戶逡逑不需要佩戴任何頭戴設(shè)備

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本文編號(hào)：2786651