沉浸式虛擬環(huán)境中對物體控制的研究.pdf

1、沉浸式虛擬現(xiàn)實技術是虛擬現(xiàn)實領域的一個新興分支,在沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中使用手直接控制物體,能夠讓人獲得更加強烈的沉浸感.本文交叉運用虛擬現(xiàn)實、計算機圖形學和機器人學等多個領域的知識,構建了沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),并重點研究了虛擬環(huán)境當中手對物體的控制. 根據(jù)真實環(huán)境中手對物體控制的特點,在虛擬環(huán)境中物體表示上本文提出了自己的模型.對于手,本文定義其與物體作用的部位集中在指尖之上,這種簡潔高效的抽象方式,為研究手與物體之間的運動奠定了

2、堅實的基礎.對于虛擬物體,在Open Inventor模型文件的基礎之上,本文定義了圖元的概念并使用圖元對物體進行了抽象,建立了分層的圖元數(shù)據(jù)結構.這種新型數(shù)據(jù)結構的提出,使得系統(tǒng)能夠了解指尖與物體之間細微的相對運動. 為了能夠動態(tài)精確跟蹤物體和手指之間的位置關系,本文提出了鄰域檢查的方法,這種方法能夠在物體幾何結構比較復雜的情況下,快速高效的計算出手指和物體的接觸點.為了進一步精確的反應手對物體的所用力以及物體和手之間的相對運

3、動,本文提出了物體和手之間的新受力模型.整個受力模型分為法向力模型和切向力模型.通過切向力模型,系統(tǒng)能夠模擬表面摩擦系數(shù)不同的物體.通過作用力模型和摩擦力模型的結合,系統(tǒng)能夠了解手和物體之間發(fā)生相對運動的條件.通過本文所提出的受力模型,系統(tǒng)能夠在各種擾動存在的情況下,使手對物體的控制更加穩(wěn)定. 作為整個交互過程的基礎,本文重點對手的運動模型進行了研究.通過建立手的運動模型并結合特定測量工具,增強了數(shù)據(jù)手套的易用性,這種方法既可以