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《天津大学》 2010年
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手部动作捕捉式人机交互研究及其设计

宁福星  
【摘要】:针对通常的人机交互方式(如键盘、鼠标)是一种限于二维平面内的操作,而先进的数据手套产品价格昂贵,佩戴和操作会使手产生束缚感等不足,开发了一种基于手部动作捕捉式的新型人机交互方式。将两个特定的符号标记分别贴在操作者手背和指端,采用单个CCD摄像头获取手部运动的一系列图像。通过小孔成像模型分析处理图像,获取标记在空间坐标系中的坐标变化,据此实现鼠标光标移动和按键控制功能。这种人机交互方式结构简单、成本较低,采用非接触方式进行人机交互,可以应用于立体视觉、虚拟现实、增强现实和民用级产品的开发中。主要研究内容如下: 1.理论分析和系统方案设计:对动作捕捉式人机交互系统的各部份进行分析,明确了基于小孔成像模型和标记跟踪算法的理论基础。通过分析系统影响因素与设计所要考虑的关键问题,进行系统硬件设备和软件平台的选择,并最终确定系统的整体方案。 2.利用所选择的软件开发平台,完成系统软件部分的开发。主要包括5个方面:硬件驱动程序和开发平台的安装配置、相机校准和标定、特征标记符的探测程序、人机交互程序和人机界面设计。 3.搭建了基于logitech摄像头成像装置的人机交互系统,并通过实验得到捕捉能力与标记尺寸间的关系并确定了适用于本系统的最佳标记尺寸,同时测得这种人机方式的主要技术指标并提出产品化设计方案。 4.利用Pointgrey工业相机进行动作捕捉式人机交互系统的开发,包括硬件结构设计、系统整体构成和动作捕捉效果影响因素实验和对比实验。 5.对整个系统进行总结分析,并指出进一步研究的方向。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP11

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