混合現(xiàn)實眼鏡的交互設計與應用研究.pdf

1、近些年來，越來越多的混合現(xiàn)實設備被研制出來，不論是手持式還是佩戴式都層出不窮，而對于其交互手段、交互界面與應用場景均尚在探索階段。其中混合現(xiàn)實設備上的交互界面仍以二維界面為主，雖然簡潔明晰但卻與用戶所處的三維空間不相符合；此外，對于此類設備的交互手段研究相當豐富，一部分以肢體、聲音及觸覺等人體感知的方法進行交互，另一部分設計出增強媒介如帶有圖案（pattern）的筆等來進行交互，方式不同而關鍵在于是否適合所設計的應用環(huán)境及用戶體驗是否良

2、好；多數增強與混合現(xiàn)實應用都具有導入模型的功能，導入模型雖然方便卻不具有個性化，針對用戶在增強與混合現(xiàn)實的應用場景下進行模型創(chuàng)建的研究也很多，如何避免用戶自身的建模能力不足又同時賦予用戶足夠的自由度則是主要的難點。本文圍繞這些問題，主要針對（1）混合現(xiàn)實眼鏡的制作；（2）三維交互界面；（3）以手勢為主的交互手段；以及（4）應用性廣泛的徒手三維建模場景進行設計與評估。
　　本文完成的主要工作成果有：
　　（1）首先制作一個視頻

3、透視的混合現(xiàn)實眼鏡，為之后的研究工作做鋪墊。
　?。?）在自制的混合現(xiàn)實眼鏡下設計了調色盤菜單，并針對不同的思維模式設計了三種布局，分別是手掌召喚式菜單、目標跟蹤式菜單及屏幕固定式菜單。
　?。?）針對虛擬物體的基本操控設計了以手勢為主配合頭部動作的交互方式，并為了用戶更好的體驗增加了頭部約束、骨骼小球和頂置提示板作為輔助功能幫助用戶交互。
　?。?）針對增強與混合現(xiàn)實應用中常用的模型使用，設計其獨特的建模方式，利用該

4、自制設備釋放雙手的特性，并參考雙手交互的三項原則，且針對前人工作中存在的不足提出了改進方法，包括對用戶自身建模能力的優(yōu)化、支持無縫銜接建模時不同狀態(tài)的切換，和提高用戶創(chuàng)建定制模型的自由度，設計并實現(xiàn)了徒手三維建模的應用場景。
　　每一部分的工作都通過詳細的用戶實驗進行評估，分別驗證三維界面、三維操控與徒手三維建模的可行性與易用性。從用戶的反饋與記錄的數據中可以初步得出結論，本工作設計的調色盤菜單與基于手勢的交互可以應用在眼鏡類的混