面向虛擬手交互的校正技術(shù)研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)自然人機(jī)交互是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)之一，虛擬手技術(shù)是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的重要手段，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。基于虛擬手交互應(yīng)用的不斷拓展，對(duì)跟蹤器和手套設(shè)備等傳感器數(shù)據(jù)的精確性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，精確高效的數(shù)據(jù)校正技術(shù)在其中起著關(guān)鍵的作用。本文的工作圍繞構(gòu)建有效的傳感器數(shù)據(jù)誤差校正模型展開(kāi)，目的在于實(shí)現(xiàn)對(duì)手精確的空間定位和跟蹤，建立符合真實(shí)狀態(tài)的虛擬手運(yùn)動(dòng)模型，以提高虛擬手交互過(guò)程的自然性和真實(shí)感。在對(duì)現(xiàn)有的各種跟蹤器及手套設(shè)備數(shù)據(jù)誤差校正

2、方法進(jìn)行研究和分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有各種校正方法存在的不足，本文建立了基于自然鄰居插值的電磁跟蹤器誤差校正模型和基于解剖約束條件的手套設(shè)備數(shù)據(jù)誤差校正模型，用于準(zhǔn)確描述設(shè)備數(shù)據(jù)誤差的空間分布及相關(guān)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的誤差校正。具體工作包括如下幾點(diǎn)：
　　 ⑴提出了一種基于重心坐標(biāo)的空間快速點(diǎn)定位方法。借助重心坐標(biāo)的性質(zhì)，通過(guò)優(yōu)化的路徑選擇策略，該方法實(shí)現(xiàn)了在平面及空間點(diǎn)集的三角剖分中對(duì)任意點(diǎn)的定位，具有快速、無(wú)回路、路徑短等

3、優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算復(fù)雜度低，易于編碼實(shí)現(xiàn)。
　　 ⑵提出了一種新的自然鄰居坐標(biāo)的實(shí)時(shí)計(jì)算框架。該框架結(jié)合了幾何方法和代數(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)，將對(duì)幾何結(jié)構(gòu)的更新重構(gòu)等操作轉(zhuǎn)化成對(duì)鄰居點(diǎn)的操作，降低坐標(biāo)計(jì)算過(guò)程的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，增加擴(kuò)展能力，在時(shí)間效率和計(jì)算結(jié)果精確性方面能夠滿足交互式應(yīng)用的要求。
　　 ⑶提出了一種基于自然鄰居插值的跟蹤器空間位置和角度誤差校正方法。建立了誤差數(shù)據(jù)的兩層校正模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁場(chǎng)空間形變和誤差分布的準(zhǔn)確描述，進(jìn)而進(jìn)

4、行誤差校正和形變補(bǔ)償。彌補(bǔ)了因磁場(chǎng)形變產(chǎn)生的跟蹤數(shù)據(jù)誤差，提高了跟蹤數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，有效地避免了原有局部或全局校正方法的不足。
　　 ⑷提出了一種基于解剖約束條件的手套設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)校正方法。對(duì)手套設(shè)備中的獨(dú)立傳感器和交叉-耦合傳感器分別建立數(shù)據(jù)誤差校正模型，減少交叉-耦合現(xiàn)象對(duì)虛擬手手勢(shì)行為的影響，并借助解剖約束條件對(duì)無(wú)法測(cè)量的關(guān)節(jié)自由度數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜手勢(shì)，增強(qiáng)虛擬手手勢(shì)行為的真實(shí)感。在上述工作基礎(chǔ)上，建立了