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人体动作识别在船舶虚拟机舱中的应用研究
| 论文题名： | 人体动作识别在船舶虚拟机舱中的应用研究 |
| 关键词： | 船员培训;船舶虚拟机舱;人体动作识别;动态时间规整;人机交互 |
| 摘要： | 在当今航海教育领域，使用轮机模拟器来培训船员已经成为一种重要的教育方式。随着虚拟现实技术的发展，船舶虚拟机舱开始应用于轮机模拟器中。人机交互是虚拟现实技术的关键，为获得比较自然的人机交互体验，需要使用键盘和鼠标等特殊的输入设备，但是传统的交互方式操作繁琐，交互体验不自然。本课题针对上述问题，提出利用视觉传感器的人体动作识别交互方式，开发出船舶虚拟机舱动作识别交互系统，改善交互体验。本课题所作工作如下： 实现了轮机员人物模型的构建和人体骨骼数据的获取及优化。针对采集时光照等环境因素造成的数据抖动问题，采用霍尔特指数平滑算法对数据进行平滑化处理。针对用户体型存在差异的问题，对数据进行标准化处理。由于无量纲数据有利于算法识别分类，对数据进行归一化处理。 研究了基于动态时间规整算法的动作识别方法。首先进行动作特征提取，将关节角度作为识别特征，对挥手动作进行了关节角度特征提取。针对传统动态时间规整算法存在的奇异点和时间复杂度问题提出改进算法。对于奇异点问题，提出自适应权重动态时间规整算法；对于时间复杂度问题，提出分段线性逼近算法。经过实验验证，改进后的算法可以有效解决奇异点问题并降低时间复杂度。 开发了船舶虚拟机舱动作识别交互系统。系统主要包括四个模块，分别是虚拟机舱模块、视角切换模块、动作捕捉模块和动作识别模块。以VLCC船舶为仿真对象，借助母型船相关资料完成了虚拟机舱建模。实现了通过人体动作和船舶虚拟机舱进行交互，例如四个方向的跨步动作实现机舱漫游，挥手动作实现快速切换楼层和快速到达指定设备，到达设备附近可以与开关、按钮和阀件等交互点进行交互，改善了人机交互体验。 |
| 作者： | 李治显 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 甘辉兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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