【摘 要】
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计算机发展的历史,不仅是处理器速度、存储器容量飞速提高的历史,也是不断改善人机交互技术的历史。人机交互技术在最近几年发展迅速,其应用涉及到教育、军事、体育、娱乐等行业
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计算机发展的历史,不仅是处理器速度、存储器容量飞速提高的历史,也是不断改善人机交互技术的历史。人机交互技术在最近几年发展迅速,其应用涉及到教育、军事、体育、娱乐等行业。而以虚拟现实为代表的三维人机交互技术能有效的模拟实际场景和情形,从而能够使人产生一种真实的、身临其境的感觉。人机交互技术是二十一世纪信息产业竞争的一个焦点,世界各国都将人机交互技术作为重点研究的一项关键技术。
本文的目标是研究一种基于人体感知的实时三维人机交互系统。系统通过摄像机感知人体的运动,从而控制三维虚拟世界中物体的运动。为了实现这一目标,本文引入了运动目标检测与跟踪的理论工具,使用高斯滤波对红外图像序列进行滤除噪声的预处理,其后再用帧差与背景差相结合的方法进行运动目标检测,然后用光流法对目标进行运动分析。接下来用获得的目标信息对三维虚拟世界中的物体的运动进行控制。为了使得虚拟世界中的运动显得更加逼真,本文利用动力学的理论,对物体的受力和运动作了实时仿真方面的研究。
针对人体运动速度计算难的问题,本文通过理论和实验的分析对比了三种光流法的计算速度以及适用范围,选择了最适合于本文系统的光流算法。接下来,本文探讨了虚拟世界中三维模型的碰撞响应问题和运动衰减问题,分别提出了基于冲量的碰撞和基于空气阻力的运动衰减,并通过实验证明了算法的有效性。
为了证明以上算法思路的有效性,本文还利用DirectX技术以及C++语言进行了仿真,并实际应用在了华中科技大学电信系与广东科学中心合作的重点项目中的子项目——“幻影足球”。实际效果表明,本文的研究对于人机交互系统有较好的参考价值。
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