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手势交互技术在机舱虚拟现实中的应用研究
| 论文题名： | 手势交互技术在机舱虚拟现实中的应用研究 |
| 关键词： | 无线数据;虚拟现实;人机交互;惯性传感器;嵌入式系统 |
| 摘要： | 在传统的虚拟现实技术中，人机交互的方式以鼠标键盘为主，机舱虚拟现实技术亦是如此，缺乏沉浸式体验。基于体感的人机交互方式在某些领域逐渐取代传统的人机交互方式。无论是基于计算机视觉式体感还是基于惯性传感器式体感，都取得了长足进步。而手势交互技术作为体感交互方式的一种，无论是在科研领域还是在生产工业中都得到了充分利用。 本文以惯性传感器式体感技术为基础，将手势交互技术与实验室的机舱虚拟现实相结合，实现人机交互的目的。首先，介绍了三种姿态表示方法，以及各自的微分方程，通过比较三种姿态表示方法，并结合手势特点，选择四元数法作为手势姿态表示方法。使用微机械六轴传感器采集手势数据，由于传感器中的加速度计和陀螺仪存在自身误差，因此采用互补滤波方式对加速度计和陀螺仪数据进行融合，以减小误差。融合后的数据采用龙格库塔法进行四元数更新，并根据四元数与方向余弦矩阵及欧拉角的关系，计算出姿态变换矩阵和欧拉角。其次，依据真实的人体手部特点通过三维建模软件建立虚拟手模型。设计一款无线式数据手套，用于采集人体手部姿态信息，计算手掌和手指各关节的姿态变换角度。最后，在无线数据手套上移植嵌入式系统，使用C语言设计嵌入式程序。将虚拟手模型和虚拟机舱模型导入Unity3D环境中，使用C＃语言对模型脚本程序进行编辑，从而能够接收来自数据手套的信息，并且能够实时完成虚拟手姿态变换。在实测阶段，通过数据手套与机舱虚拟现实进行人机交互，实现实时手势显示，并且在机舱虚拟现实环境中进行特定指令操作。 |
| 作者： | 卢兴泉 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 曹辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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