手部精細(xì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)捕捉及其應(yīng)用.pdf

1、手勢(shì)作為一種新型的數(shù)據(jù)輸入方式，可實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間更為自然、便捷的交互，在游戲、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，各種新型的應(yīng)用，如神經(jīng)解碼的研究，對(duì)手勢(shì)輸入的精確性提出了更高的要求，需要更為精細(xì)的手指關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)信息?，F(xiàn)有的各種手勢(shì)輸入設(shè)備和方法還無法完全滿足這些新型應(yīng)用的要求。和數(shù)據(jù)手套等手勢(shì)輸入設(shè)備相比，光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備可獲取更為精確、穩(wěn)定的手勢(shì)數(shù)據(jù)，但需要解決因遮擋等造成的數(shù)據(jù)缺損問題，方可適用于

2、更為精細(xì)的手部運(yùn)動(dòng)獲取。
　　 因此，本文以獲取更為精細(xì)的手部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)為目標(biāo)，采用基于光學(xué)的運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，做了兩方面的工作，首先，針對(duì)手部運(yùn)動(dòng)的特殊性，對(duì)現(xiàn)有的光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備的使用和數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了改進(jìn)。建立了適用于手部精細(xì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)捕捉的技術(shù)框架，給出了切實(shí)可行的技術(shù)方案，包括安裝、調(diào)節(jié)和使用運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備獲取標(biāo)記點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，基于卡爾曼濾波器的標(biāo)記點(diǎn)跟蹤和識(shí)別方法，手指的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)計(jì)算方法，及基于可變比例模型的數(shù)據(jù)可視化方

3、法四部分內(nèi)容。
　　 其次，基于手部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的冗余性，針對(duì)光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉中常見的標(biāo)記點(diǎn)數(shù)據(jù)丟失問題，提出了一種解決方法。該方法的特點(diǎn)是可采用冗余標(biāo)記點(diǎn)的信息，可結(jié)合多種運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)，可利用人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)周期性規(guī)律，將手工處理和機(jī)器處理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)捕捉過程中缺損數(shù)據(jù)的恢復(fù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和三次插值方法相比，該方法可大幅度提升缺損運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)的恢復(fù)精度。
　　 最后，將上述技術(shù)方案應(yīng)用于虛擬手交互平臺(tái)，分別實(shí)現(xiàn)了基于手勢(shì)識(shí)