【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及手勢(shì)交互，尤其涉及一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下空中手勢(shì)旋轉(zhuǎn)操作的顯示方法。
技術(shù)介紹
1、空中手勢(shì)交互可以拓寬人機(jī)交互范圍，提升交互的沉浸感和自然性，是虛擬環(huán)境(vr)中的常用交互方式之一(erra?u,malandrino?d,pepe?l.virtual?realityinterfaces?for?interacting?with?three-dimensional?graphs[j].internationaljournal?of?human–computer?interaction,2019,35(1):75-88.)。空中手勢(shì)依靠手部肢體和虛擬物體之間運(yùn)動(dòng)或者語(yǔ)義上的一致性實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的直觀、自然的控制(laviolajrjj,kruijffe,mcmahanrp,et?al.3d?user?interfaces:theory?andpractice[m].addison-wesley?professional,2017.以及qi?j,ma?l,cui?z,et?al.computer?vision-based?handgesture?recognition?for?human-robot?interaction:a?review[j].complex&intelligent?systems,2024,10(1):1581-1606.)。空中手勢(shì)旋轉(zhuǎn)操作是虛擬現(xiàn)實(shí)空中手勢(shì)交互中常見的任務(wù)，依靠手和虛擬物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一致性來實(shí)現(xiàn)對(duì)可達(dá)域外物體的旋轉(zhuǎn)操控(mendes?d,caputo?f?m,giachett
2、空中手勢(shì)依靠手部肢體和虛擬物體之間運(yùn)動(dòng)或者語(yǔ)義上的一致性實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的直觀、自然的控制。空中手勢(shì)旋轉(zhuǎn)操作是虛擬現(xiàn)實(shí)空中手勢(shì)交互中常見的任務(wù)，依靠手和虛擬物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一致性來實(shí)現(xiàn)對(duì)可達(dá)域外物體的旋轉(zhuǎn)操控。但當(dāng)我們?cè)诔两江h(huán)境中使用空中手勢(shì)旋轉(zhuǎn)3d對(duì)象時(shí)，往往無法達(dá)到我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界中所擁有的準(zhǔn)確性和控制能力。這種準(zhǔn)確性的降低源于手運(yùn)動(dòng)的高自由度和不穩(wěn)定性，表現(xiàn)為虛擬物體的運(yùn)動(dòng)顯示和心理預(yù)期軌跡的不一致(frees?s,kessler?g?d,kay?e.prism?interaction?forenhancing?control?in?immersive?virtual?environments[j].acm?transactions?oncomputer-human?interaction(tochi),2007,14(1):2-es.)。
3、空中手勢(shì)旋轉(zhuǎn)操作存在因手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的自由度過高造成的控制不確定性問題以及手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的生理特征導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定問題，因此直接將用戶的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)映射到虛擬物體的轉(zhuǎn)換上會(huì)造成交互效率和精度過低的問題，針對(duì)相關(guān)問題現(xiàn)有研究也提出了不同的解決方案。
4、針對(duì)手勢(shì)高自由度運(yùn)動(dòng)帶來的問題，現(xiàn)有研究大多是采用將多自由度手勢(shì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為虛擬物體單自由度旋轉(zhuǎn)變換的方法，如2d平面內(nèi)手勢(shì)控制映射(veitm,capobianco?a,bechmann?d.influence?of?degrees?of?freedom's?manipulation?on?performancesduring?orientation?tasks?in?virtual?reality?environments[c]//proceedingsofthe?16th?acm?symposium?onvirtualreality?software?andtechnology.2009:51-58.)、接觸式手勢(shì)交互代理模型直接映射(mendes?d,lopes?p,ferreira?a.hands-oninteractive?tabletop?lego?application[c]//proceedings?of?the?8thinternational?conference?on?advances?in?computer?entertainmenttechnology.2011:1-8.)以及空中手勢(shì)運(yùn)動(dòng)映射(sturman?d?j,zeltzer?d.a?surveyofglove-based?input[j].ieee?computer?graphics?and?applications,1994,14(1):30-39.)等。雖然這些映射技術(shù)提高了手勢(shì)交互的精度，但是違背了手勢(shì)交互自然性和直觀性的初衷。采用2d平面內(nèi)手勢(shì)控制的交互方式類似于現(xiàn)實(shí)世界中的鼠標(biāo)控制方式，但在虛擬環(huán)境中，這種控制方式存在2d到3d的轉(zhuǎn)換差異(veit?m,capobianco?a,bechmannd.influence?of?degrees?of?freedom's?manipulation?on?performances?duringorientation?tasks?in?virtual?reality?environments[c]//proceedings?ofthe?16thacm?symposium?on?virtual?reality?software?and?technology.2009:51-58.)，用戶無法直觀地控制旋轉(zhuǎn)操作。還有研究采用代理模型的間接交互方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬物體的旋轉(zhuǎn)控制。這種方法存在用戶的注意力在一個(gè)被操作的對(duì)象和一個(gè)操作小部件之間來回切換的問題。
5、針對(duì)手勢(shì)運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定性帶來的問題，有研究通過運(yùn)動(dòng)-顯示增益(detectionofscaled?hand?interactions?in?virtual?reality:the?effects?ofmotion?directionand?task?complexity)來規(guī)避手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的噪聲，以提高手勢(shì)交互的真實(shí)性和自然性。例如，指向選擇任務(wù)中常用的prism技術(shù)就是通過降低物體轉(zhuǎn)換速度，來降低因手部不穩(wěn)定造成的誤操作(frees?s,kessler?g?d,kay?e.prism?interaction?for?enhancing?control?inimmersive?virtual?environments[j].acm?transactions?on?computer-humaninteraction(tochi),2007,14(1):2-es.)，可以看出，現(xiàn)有研究針對(duì)空中手勢(shì)控制方法已展開了一些嘗試，但尚未有一種能夠平衡自然性和穩(wěn)定性的旋轉(zhuǎn)任務(wù)控制方法。
6、空中手勢(shì)通過用戶手勢(shì)和操縱物體之間對(duì)應(yīng)的空間變化的心理認(rèn)知一致性來實(shí)現(xiàn)可達(dá)域之外的虛擬物體控制，是比較直觀的人機(jī)交互方式。人機(jī)交互過程可以視作一個(gè)感知-認(rèn)知-行動(dòng)的循環(huán)，行動(dòng)與感知和認(rèn)知密切相關(guān)。在這其中，用戶的手(效應(yīng)器)和眼(感受器)的感知與用戶認(rèn)知一致本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下空中手勢(shì)旋轉(zhuǎn)操作的顯示方法，該顯示方法適用于雙手控制的旋轉(zhuǎn)任務(wù)，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的顯示方法，其特征在于，所述顯控映射模型包括隨機(jī)森林分類模型和動(dòng)態(tài)非同構(gòu)映射機(jī)制，隨機(jī)森林分類模型根據(jù)輸入的手勢(shì)旋轉(zhuǎn)方向的歐拉角坐標(biāo)輸出虛擬物體的旋轉(zhuǎn)方向；動(dòng)態(tài)非同構(gòu)映射機(jī)制根據(jù)輸入的手勢(shì)旋轉(zhuǎn)角速度得到虛擬物體的旋轉(zhuǎn)速度。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示方法，其特征在于，所述隨機(jī)森林分類模型將手勢(shì)旋轉(zhuǎn)方向的歐拉角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為四個(gè)正交旋轉(zhuǎn)方向，所述四個(gè)正交旋轉(zhuǎn)方向包括上、下、前、后四個(gè)方向。
4.如權(quán)利要求2所述的顯示方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)非同構(gòu)映射機(jī)制用于對(duì)手勢(shì)旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行修正，其將手勢(shì)旋轉(zhuǎn)操作劃分為開啟階段、彈道階段、調(diào)整階段和結(jié)束階段，在手勢(shì)旋轉(zhuǎn)操作的彈道階段和調(diào)整階段，將手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和所操控虛擬物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在速度上做出映射。
5.如權(quán)利要求4所述的顯示方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)非同構(gòu)映射機(jī)制表示為：
6.如權(quán)利要求5所述的顯示方法，其特征在于，MinS為4.5°/s～5°/s，SC為9
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下空中手勢(shì)旋轉(zhuǎn)操作的顯示方法，該顯示方法適用于雙手控制的旋轉(zhuǎn)任務(wù)，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的顯示方法，其特征在于，所述顯控映射模型包括隨機(jī)森林分類模型和動(dòng)態(tài)非同構(gòu)映射機(jī)制，隨機(jī)森林分類模型根據(jù)輸入的手勢(shì)旋轉(zhuǎn)方向的歐拉角坐標(biāo)輸出虛擬物體的旋轉(zhuǎn)方向；動(dòng)態(tài)非同構(gòu)映射機(jī)制根據(jù)輸入的手勢(shì)旋轉(zhuǎn)角速度得到虛擬物體的旋轉(zhuǎn)速度。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示方法，其特征在于，所述隨機(jī)森林分類模型將手勢(shì)旋轉(zhuǎn)方向的歐拉角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為四個(gè)正交旋轉(zhuǎn)方向，所述四個(gè)正...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周小舟，巫明蓉，張紫薇，余瀟群，牛亞峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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