面向虛擬手交互的校正技術研究.pdf

1、實現(xiàn)自然人機交互是虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展的目標之一，虛擬手技術是實現(xiàn)該目標的重要手段，是當前的研究熱點?；谔摂M手交互應用的不斷拓展，對跟蹤器和手套設備等傳感器數(shù)據(jù)的精確性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，精確高效的數(shù)據(jù)校正技術在其中起著關鍵的作用。本文的工作圍繞構建有效的傳感器數(shù)據(jù)誤差校正模型展開，目的在于實現(xiàn)對手精確的空間定位和跟蹤，建立符合真實狀態(tài)的虛擬手運動模型，以提高虛擬手交互過程的自然性和真實感。在對現(xiàn)有的各種跟蹤器及手套設備數(shù)據(jù)誤差校正

2、方法進行研究和分析的基礎上，針對現(xiàn)有各種校正方法存在的不足，本文建立了基于自然鄰居插值的電磁跟蹤器誤差校正模型和基于解剖約束條件的手套設備數(shù)據(jù)誤差校正模型，用于準確描述設備數(shù)據(jù)誤差的空間分布及相關關系，實現(xiàn)對傳感器數(shù)據(jù)的誤差校正。具體工作包括如下幾點：
　　 ⑴提出了一種基于重心坐標的空間快速點定位方法。借助重心坐標的性質，通過優(yōu)化的路徑選擇策略，該方法實現(xiàn)了在平面及空間點集的三角剖分中對任意點的定位，具有快速、無回路、路徑短等

3、優(yōu)點，計算復雜度低，易于編碼實現(xiàn)。
　　 ⑵提出了一種新的自然鄰居坐標的實時計算框架。該框架結合了幾何方法和代數(shù)方法的優(yōu)點，將對幾何結構的更新重構等操作轉化成對鄰居點的操作，降低坐標計算過程的實現(xiàn)復雜度，增加擴展能力，在時間效率和計算結果精確性方面能夠滿足交互式應用的要求。
　　 ⑶提出了一種基于自然鄰居插值的跟蹤器空間位置和角度誤差校正方法。建立了誤差數(shù)據(jù)的兩層校正模型，實現(xiàn)了對磁場空間形變和誤差分布的準確描述，進而進

4、行誤差校正和形變補償。彌補了因磁場形變產(chǎn)生的跟蹤數(shù)據(jù)誤差，提高了跟蹤數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性，有效地避免了原有局部或全局校正方法的不足。
　　 ⑷提出了一種基于解剖約束條件的手套設備傳感器數(shù)據(jù)校正方法。對手套設備中的獨立傳感器和交叉-耦合傳感器分別建立數(shù)據(jù)誤差校正模型，減少交叉-耦合現(xiàn)象對虛擬手手勢行為的影響，并借助解剖約束條件對無法測量的關節(jié)自由度數(shù)據(jù)進行補償，實現(xiàn)各種復雜手勢，增強虛擬手手勢行為的真實感。在上述工作基礎上，建立了